滚动问题及静力学练习.doc

ADAMS 上机练习三（滚动问题和静力学）

(1) 图示运动学机构由杆OA, AB和圆柱组成, 圆球在粗糙的地面上作纯滚动。OA, AB均长, 质量均为1 Kg, 关于质心的转动惯量为1 Kg.m2, 圆球半径为0.5, 质量为20 Kg, 关于质心的转动惯量为2.5 Kg.m2, 初始时刻OA与水平线夹角为45o。用ADAMS 软件计算系统从初始位置无初速度运动过程中, OA角速度，圆柱质心的线速度，圆柱的角速度的时间历程（单位：m, rad, s），画出曲线图。

1．在菜单中选择Setting, 点击Unit, 将单位设置为MKS，角位移单位取Radian
2. 在菜单中选择Setting, 点击Working Grid, 设置栅格点的距离为0.1 (X), 0.1 (Y), 屏幕宽度为 3 (X), 2 (Y), Icon 0.1
3. 在菜单中选择View，点击 Coordinate Window打开坐标系窗口, 点击 在屏幕上作点，，（Add to ground, don’t attach）
4. 点击，连接OA作杆B1，点击，连接AB作杆B2
5. 点击, 选择New part, Radius 0.5, 过 B点作圆球
6. 右击B1，点击modify, mass & inertia 处 选择User Input, 输入mass: 1, Ixx: 0.2, Iyy: 1, Izz: 1, 对B2进行相同的操作。右击B3，点击modify, mass & inertia 处 选择User Input, 输入mass: 20, Ixx: 2.5, Iyy: 2.5, Izz: 2.5
7．点击，选择One Location, Normal to Grid, 点击B1的左端点
8．点击，选择Two Bod, 1 Loc, Normal to Grid, 点击B1 , B2, B1的右端点
9．点击，选择Two Bod, 1 Loc, Normal to Grid, 点击B3 , B2, B3的右端点
10．点击 ，选择Add to ground, Global XZ, 点击E点（B3与地面的接触点）
11．点击，点击, 选择Type: sphere to plane, 在sphere处点击B3，在plane marker 处点击刚才加在地面上的XZ坐标系（Z为接触面的法向），在Contact array 处右击鼠标选择Contact array，Create, 接触弹簧刚度系数Stiffness 为5e8 Newton/m, 指数Force Exponent 为2.2, 阻尼Damping 修改为0, 最大变形量为1e-6 m, 修改Static friction coefficient 为0.9, Slip velocity 0.001 m/s, Dynamic friction coefficient 为0.8, transition velocity 0.01 m/s（为了保证纯滚动，静摩擦系数与动摩擦系数要足够大）。点击OK。
12．点击，输入End Time 为4s, Step Size 为0.01 s, 点击, 运行并动画输出
13．点击B1，按鼠标右键，选择Measure, Angular velocity, Z Component, 点击OK
14．点击B3，按鼠标右键，选择Measure, CM Velocity, X Component, 点击OK
15．点击B3，按鼠标右键，选择Measure, Angular velocity, Z Component, 点击OK

(2) 图示物体B1与固定于地面的支座之间通过弹簧连接。B1质量为1 Kg, 关于质心的转动惯量为1 Kg.m2。左弹簧刚度为500N/m, 右弹簧刚度为400N/m。初始时刻B1水平。用ADAMS 软件计算系统平衡时B1的转角（单位：m, rad, s）

1．在菜单中选择Setting, 点击Unit, 将单位设置为MKS，角位移单位取Radian
2. 在菜单中选择Setting, 点击Working Grid, 设置栅格点的距离为0.1 (X), 0.1 (Y), 屏幕宽度为 3 (X), 2 (Y)，Icon 0.1
3. 点击，选择New Part, Closed, Length 0.2, About center, 点击点,,,,作滑块B1
4. 在菜单中选择View，点击 Coordinate Window打开坐标系窗口, 点击作点，（Add to ground, don’t attach），点击在B1上作点，（选择Add to part）
5. 右击B1，点击modify, mass & inertia 处 选择User Input, 输入mass: 10, Ixx: 1, Iyy: 1, Izz: 1
6. 点击，创建左弹簧，输入K的值为500，C的值为0，连接地面上的点和B1的点
7. 点击，创建右弹簧，输入K的值为400，C的值为0，连接地面上的点和B1的点
8．在Simulate 中选取Interactive Controls, 选取Start at equilibrium, 在Simulation setting 中选取Equilibrium
9．点击，输入End Time 为1s, Step Size 为0.01 s, 点击, 运行并动画输出
10. 在Setting, Coordinate system 的Rotation Sequence中选择 313，Body fixed, Apply, OK, 点击Build, Measure, Orientation, New, 在To marker 处右击鼠标，选择Pick, 点击B1的中心坐标系, 选取First rotation, 点击OK

从图上显示的Current 值得到，B1的转角：-0.01226 rad