ADAMS分析实例-经典超值.docx

ADAMS 分析实例-定轴轮系和行星轮系传动模拟有 一 对 外 啮 合 渐 开 线 直 齿 圆 柱 体 齿 轮 传 动 . 已 知z = 50, z = 25, m = 4mm,a = 20 ，两个齿轮的厚度都是 50mm。1 2 启动 ADAMS双击桌面上 ADAMS/View 的快捷图标,打开 ADAMS/View。在欢迎对话框中选择“Create a new model”， 在模型名称(Model name)栏中输入： dingzhouluenxi ；在重力名称(Gravity)栏中选择“Earth Normal (-Global Y)”；在单位名称(Units)栏中选择“MMKS mm,kg,N,s,deg”。如图 1-1 所示。图 1-1 欢迎对话框 设置工作环境2.1 对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在 ADAMS/View 菜单栏中，选择设置 (Setting)下拉菜单中的工作网格(Working Grid)命令。系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size)中的 X 和 Y 分别设置成 750mm 和 500mm，间距(Spacing)中的 X 和 Y 都设置成 50mm。然后点1击“OK”确定。如图 2-1 所表示。2.2 用鼠标左键点击选择(Select)图标，控制面板出现在工具箱中。2.3 用鼠标左键点击动态放大(Dynamic Zoom)图标，在模型窗口中，点击鼠标左键并按住不放，移动鼠标进行放大或缩小。创建齿轮3.1 在 ADAMS/View 零件库中选择圆柱体(Cylinder)图标，参数选择为“ NewPart”，长度(Length)选择 50mm (齿轮的厚 度 )， 半 径 ( Radius ) 选 择 100mm( m z 1 = 4 50 = 100 ) 。如图 3-1 所示。2 2图 2-1 设置工作网格对话框图 3-1 设置圆柱体选项3.2 在 ADAMS/View 工作窗口中先用鼠标任意左键选择点(0， 0， 0) mm，然后选择点(0， 50， 0)。 则一个圆柱体(PART_2)创建出来。如图 3-2 所示。图 3-2 创建圆柱体(齿轮)，在角度(Angle)3.3 在 ADAMS/View 中位置/方向库中选择位置旋转(Position: Rotate)图标一栏中输入 90，表示将对象旋转 90 度。如图 3-3 所示。在 ADAMS/View 窗口中用鼠标左键选择圆柱体，将出来一个白色箭头，移动光标，使白色箭头的位置和指向如图 3-4 所示。然后点击鼠标左键，旋转后的圆柱体如图 3-5 所示。3-3 位置旋转选项图 3-4 圆柱体的位置旋转图 3-5 旋转 90 后的圆柱体图 3-6 设置圆柱体选项3.4 在 ADAMS/View 零件库中选择圆柱体(Cylinder)图标 ，参数选择为“New Part”，长度(Length)选择 50mm (齿轮的厚度)，半径(Radius)选择 50mm ( m z2 = 4 25 = 50 )，2 2如图 3-6 所示。 在 ADAMS/View 工作窗口中先用鼠标左键选择点(150， 0， 0) mm，然后选择点(150， 50， 0)。则一个圆柱体(PART_3)2创建出来。如图 3-7 所示。 3-7 创建圆柱体(齿轮)3.5 在 ADAMS/View 中位置/方向库中选择位置旋转(Position: Rotate)图标，在角度(Angle)一栏中输入 90，表示将对象旋转 90 度。如图 3-3 所示。在 ADAMS/View窗口中用鼠标左键选择圆柱体，将出来一个白色箭头，移动光标，使白色箭头的位置和指向如图 3-8 所示。然后点击鼠标左键，旋转后的圆柱体如图3-9 所示。图 3-8 圆柱体的位置旋转图 3-9 旋转 90 后的圆柱体 创建旋转副、齿轮副、旋转驱动34.1 选择 ADAMS/View 约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图标，参数选择 2 Bod-1 Loc 和 Normal To Grid。在ADAMS/View 工作窗口中先用鼠标左键选择齿轮(PART_2)， 然后选择机架(ground)，接着选择齿轮上的 PART_2.cm，如图 4-1 所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT_1) 该 旋 转 副 连 接 机 架 和 齿 轮 , 使 齿 轮 能 相 对 机 架 旋 转 。图4-1 齿轮上的旋转副4.2 再次选择 ADAMS/View 约束库中的旋转副( Joint:Revolute)图标，参数选择 2 Bod-1 Loc 和 Normal ToGrid。在 ADAMS/View 工作窗口中先用鼠标左键选择齿轮 (PART_3)，然后选择机架( ground)，接着选择齿轮上的 PART_3.cm，如图 4-2 所示。图中显亮的部分就是所创建的旋 转副(JOINT_2)该旋转副连接机架和齿轮,使齿轮能相对机架旋转。4图 4-2 蜗杆上的旋转副4.3 创建完两个定轴齿轮上的旋转副后，还要创建两个定轴齿轮的啮合点(MARKER)。齿轮副的啮合点和旋转副必须有相同的参考连杆(机架)，并且啮合点 Z轴的方向与齿轮的传动方向相同。所以在本题中，啮合点( MARKER)必须定义在机架(ground)上，机架可以看作机架。选择 ADAMS/View 工具箱的动态选择(Dynamic Pick)图标再选择动态旋转图标，进行适当的旋转。选择 ADAMS/View，将两个齿轮的啮合处进行放大，零件库中的标记点工具图标，参4数选择如图 4-3 所示。选择坐标为 (100， 50，0)， 如图 4-4 所示，图中显亮的部分就是所创建的啮合点(MARKER_14)。图 4-3 标记点的选项图 4-4 蜗轮蜗杆的啮合点4.4 下面将对上面做出的啮合点进行位置移动和方位旋转 ,使该啮合点位于两齿轮中心线上 , 并使啮合点的 Z 轴方向与齿轮旋转方向相同。在ADAMS/View 窗口中，在两个齿轮啮合处点击鼠标右键，选择 -Maker:MARKER_14 Modify，如图 4-5 所示。在弹出的对话框中，将 Location栏的值 100.0, 50.0, 0.0 改为 100.0, 25, 0.0(位置移动),将 Orientation 栏中的值0.0, 0.0, 0.0 修改为 0, 90, 0(方位旋转)。如图 4-6 所示。点击对话框下面的 OK键进行确定，旋转后的啮合点(MARKER_14)如图 4-7 所示。从图中可以看出，啮合点的 Z 轴(蓝色) Z 轴的方向与齿轮的啮合方向相同。图 4-5 属性修改对话框进行坐标轴的旋转图 4-6图 4-7 旋转后的啮合点4.5 选择 ADAMS/View 约束库中的齿轮副(Gear)图标，在弹出的对话框中的 Joint Name 栏中，点击鼠标右键分别选择 JOINT_1、 JOINT_2。如图 4-7 所示。在 Common Velocity Marker 栏中，点击鼠5标右键选择啮合点(MARKER_14)。如图 4-8 所示，然后点击对话框下面的 OK 按钮，两个齿轮的齿轮副创建出来，如图 4-9 所示4-7 齿轮副的创建对话框图 4-8 齿轮副的创建要素图 4-9 定轴齿轮的齿轮副4.6 在 ADAMS/View 驱动库中选择旋转驱动 (Rotational Joint Motion) 按钮， 在 Speed 一栏中输入 360， 360 表示旋转驱动每秒钟旋转 360 度。在 ADAMS/View 工作窗口中，两个齿轮中任选一个作为主 动齿轮，本设计中选择左边的齿轮(红色的)，用鼠标左键点击齿轮上的旋转副(JOINT_1)，一个旋转驱动创建出来，如图 4-10 所示，图中显亮的部分为旋转驱动。图 4-10 齿轮上的旋转驱动5 仿真模型5.1 点击仿真按钮 ，设置仿真终止时间(End Time)为 1，仿真工作步长(Step Size)为 0.01,然后点击开始仿真按钮 ，进行仿真。5.2 对小齿轮的进行运动分析。因为大齿轮的齿数为 z = 50 ,小齿轮的齿数 z = 25 ,模数m = 4mm ,1 2因此根据机械原理可以知道 , 对于标准外啮合渐开线直齿圆柱体齿轮传动,小齿轮的转速为大齿轮的 2 倍。对小齿轮的旋转副 JOINT_2 进行角位置分析。在 ADAMS/View 工作窗口中用鼠标右键点击小齿轮的旋转副JOINT_2， 选择 Modify 命令，如图 5- 1 所示，在弹出的修改对话框中选择测量 (Measures) 图标 ,如图 5-2 所示。 在弹出的测量对话框中，将 Characteristic 栏 设 置 为 Ax/Ay/Az Projected Rotation， 将Component 栏设置为 Z,将 From/At 栏设置为 PART_3.MARKER_5 (或者ground.MARKER_6)，其他的设置如图 5-3 所示。然后点击对话框下面的“OK”确认。生成的时间-角度曲线如图 5-4 所示。图 5-1 旋转副属性修改命令图 5-3 测量力对话框的设置图 5-2 修改对话框图 5-4 时间和角度的曲线图由图 5-4 可以知道,当大齿轮每秒逆时针转过 360 度时,小齿轮顺时针转过的角度为 720 度,符合标准外 啮合渐开线直齿圆柱体齿轮传动角速度与齿轮的分度圆半径成反比。6ADAMS 分析实例-定轴轮系和行星轮系传动模拟有 一 对 外 啮 合 渐 开 线 直 齿 圆 柱 体 齿 轮 传 动 . 已 知z = 50, z = 25, m = 4mm,a = 201 2。 两个齿轮的厚度都是 50mm。 启动 ADAMS双击桌面上 ADAMS/View 的快捷图标,打开 ADAMS/View。在欢迎对话框中选择“Create a new model”， 在模型名称 (Model name) 栏中输入： xingxingchiluen ；在重力名称(Gravity)栏中选择“Earth Normal(-Global Y)”；在单位名称(Units)栏中选择“MMKS mm,kg,N,s,deg”。如图 1-1 所示。图 1-1 欢迎对话框 设置工作环境2.1 对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在 ADAMS/View 菜单栏中，选择设置(Setting)下拉菜单中的工作网格(Working Grid)命令。系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size)中的 X 和 Y 分别设置成 750mm 和 500mm，间距(Spacing)中的 X 和 Y 都设置成 50mm。然后点击“OK”确定。如图 2-1 所表示。2.2 用鼠标左键点击选择(Select)图标，控制面板出现在工具箱中。2.3 用鼠标左键点击动态放大(Dynamic Zoom)图标，在模型窗口中，点击鼠标左键并按住不放，移动鼠标进行放大或缩小。 创 建 齿 轮3.1 在 ADAMS/View 零件库中选择圆柱体(Cylinder)图标，参数选择为“NewPart”，长度(Length)选择 50mm (齿轮 的厚度)，半径(Radius)选择 100mm图 2-1 设置工作网格对话框73.4 在 ADAMS/View 零件库中选择圆柱体(Cylinder)图标， 参数选择为“New Part”，长度(Length)选择 50mm (齿轮的厚度)，半径(Radius) 选择 50mm ( m z2 = 4 25 = 50 ) 如2 2图 3-1 所示。 在 ADAMS/View 工作窗口中先用( m z 1 = 4 50 = 100 )。如图 3-1 所示。2 2图 3-1 设置圆柱体选项3.2 在 ADAMS/View 工作窗口中先用鼠标任意左键选择点(0， 0， 0) mm，然后选择点(0， 50， 0)。 则一个圆柱体(PART_2)创建出来。如图 3-2 所示。3-2 创建圆柱体(齿轮)3.3 在 ADAMS/View 中位置/方向库中选择位置旋转(Position: Rotate)图标，在角度(Angle)一栏中输入 90，表示将对象旋转 90 度。如图 3-3所示。在 ADAMS/View 窗口中用鼠标左键选择圆柱体，将出来一个白色箭 头，移动光标，使白色箭头的位置和指向如图3-4 所示。然后点击鼠标左键， 旋转后的圆柱体如图 3-5 所示。图3-3 位置旋转选项 图 3-4 圆柱体的位置旋转图3-5 旋转 90 后的圆柱体8鼠标左键选择点(150， 0， 0) mm，然后选择点(150， 50， 0)。则一个圆柱体(PART_3)创建出来。如图 3-6 所示。3.5 在 ADAMS/View 中位置 / 方向库中选择位置旋转(Position: Rotate)图标，在角度(Angle)一栏中输入 90，表示将对象旋转 90 度。如图 3-3 所示。在 ADAMS/View 窗口中用鼠标左键选择圆柱体，将出来一个白色箭头，移动 光标，使白色箭头的位置和指向如图 3-7 所示。然后点击鼠 标左键，旋转后的圆柱体如图 3-8 所示。图 3-6 创建圆柱体(齿轮)3-7 圆柱体的位置旋转图 3-8 旋转 90 后的圆柱体3.6 在 ADAMS/View 零件库中选择杆件(Link)图标，参数选择为如图 3-9 所示。 在 ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择点 PART_2.MARKER_1，然后选择点 PART_3.MARKER_2。则一个连杆 (PART_4)创建出来。如图 3-10 所示。图 3-10 创建的连杆 创建旋转副、齿轮副、固定副、旋转驱动4.1 在本设计选择左边的齿轮(红色的)为固定齿轮选择 ADAMS/View 约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图标，参数选择 2 Bod-1 Loc 和 Normal To Grid。在ADAMS/View 工 作 窗 口 中 先 用 鼠 标 左 键 选 择 连 杆9(PART_4)，然后选择机架(ground)，接着选择齿轮上的 PART_4.MARKER_3，如图 4-1 所示。图中显 亮 的 部 分 就 是 所 创 建 的 旋 转 副 (JOINT_1)， 该 旋 转 副 连 接 机 架 和 连 杆 , 使 连 杆 能 相 对 机 架 旋 转。图 4-1 连杆的旋转副104.2 再 次 选 择 ADAMS/View 约 束 库 中的 旋 转 副(Joint: Revolute)图标，参数选择 2 Bod-1 Loc和 Normal To Grid。在 ADAMS/View 工作窗口中先用鼠 标左键选择齿轮(PART_2)，然后选择连杆(PART_4)， 接 着 选 择 齿 轮 上 的 PART_2.cm( 或 者 PART_2.MARKER_1)， 如图 4-2 所示。 图中显亮的部分 就是所创建的旋转副(JOINT_2)，该旋转副连接连杆和固 定齿轮,使连杆能相对固定齿轮旋转。因为 JOINT_1 和 JOINT_2 重合在一起，所以从图 4-2 中区分不出来。4.3 再次选择 ADAMS/View 约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图标，参数选择 2 Bod-1 Loc 和Normal To Grid。在 ADAMS/View 工作窗口中先用鼠标 左键选择齿轮(PART_3)，然后选择连杆(PART_4)，接 着 选 择 齿 轮 上 的 PART_3.cm( 或 者 PART_3.MARKER_2)，如图 4-3 所示。图中显亮的部分 就是所创建的旋转副(JOINT_3)，该旋转副连接连杆和行 星轮,使连杆能带动行星轮旋转。图 4-2 固定齿轮的旋转副图 4-3 行星轮的旋转副4.4 创建完两个齿轮和连杆上的旋转副后，还要创建两个齿轮的啮合点( MARKER)。因为行星轮要在 固定齿轮上做圆周运动，所以行星轮和固定齿轮的啮合点不是固定不动的，它随着行星轮的运动而不断地 变化，因此，可以把啮合点固定在连杆上，因为连杆和行星轮一起做圆周运动，并且两齿轮旋转中心的连线一定经过啮合点。下面我们将把啮合点画在连杆，并且使啮合点 Z 轴的方向与齿轮的传动方向相同。选择 ADAMS/View 零件库中的标记点工具图标，参数选择如图 4-4 所示。选择连杆(PART_4)，在选择连杆上点 PART_4.cm，如图 4-5 所示，图中显亮的部分就是所创建的啮合点(MARKER_11)。图 4-4 标记点的选项图 4-5 固定齿轮和行星轮之间的啮合点4.5 上面所创建的啮合点不在两个齿轮的分度圆的交线上 ,下面将对上面做出的啮合点进行位置移动和方位旋转,使该啮合点位于两齿轮交线上,并使啮合点的 Z 轴方向与齿轮旋转方向相同。在 ADAMS/View 窗口中，在两个齿轮啮合处点击鼠标右键，选择 -Maker: MARKER_14 Modify，如图 4-5 所示。在弹出的对话框中，将 Location 栏的值 75.0, 25.0,-25.0 改为 100.0, 25.0, -25.0(位置移动),将 Orientation 栏中的值 0.0, 0.0,0.0 修改为 0, 90, 0(方位旋转)。 如图 4-6 所示。 点击对话框下面的 OK 键进行确定，旋转后的啮合点(MARKER_14)如图 4-7 所示。从图中可以看出，啮合点的 Z 轴(蓝色) Z 轴的方向与齿轮的啮合方向相同。 图 4-5 属性修改对话框图 4-6 进行坐标轴的旋转 图 4-7 旋转后的啮合点4.6 选择 ADAMS/View 约束库中的齿轮副(Gear)图标，在弹出的对话框中的 Joint Name栏 中， 点 击 鼠 标 右 键 分 别 选 择 JOINT_2 、JOINT_3。 如图 4-8 所示。 在 Common VelocityMarker 栏 中， 点 击 鼠 标 右 键 选 择 啮 合 点(MARKER_11)。如图 4-9 所示，然后点击对话框下面的 OK 按钮，两个齿轮的齿轮副创建出来，如图 4-10 所示图 4-9 齿轮副的创建要素 11图 4-8 齿轮副的创建对话框图图 4-10 固定齿轮和行星轮的齿轮副4.7 选择 ADAMS/View 约束库中的固定副(Fixed)图标参数选择 2 Bod-1 Loc 和 Normal To Grid。在 ADAMS/View 工作窗口中先用鼠标左键选择固定齿轮(PART_2)，然后选择机架(ground)，接着选择 齿轮上的 PART_2.cm(或者 PART_2.MARKER_1)，如图 4-11 所示。图中显亮的部分就是所创建的固定副(JOINT_4)。图 4-11 施加在固定齿轮上的固定副4.8 在 ADAMS/View 驱动库中选择旋转驱动 (Rotational Joint Motion) 按钮， 在 Speed 一栏中输入 360， 360 表示旋转驱动每秒钟旋转 360 度。在 ADAMS/View 工作窗口中，两个齿轮中任选一个作为主 动齿轮，本设计中选择左边的齿轮(红色的) ，用鼠标左键点击齿轮上的旋转副( JOINT_1)或者旋转副 (JOINT_2)，一个旋转驱动创建出来，如图 4-12 所示，图中显亮的部分为旋转驱动。图 4-12 齿轮上的旋转驱动5 仿真模型5.1 点击仿真按钮 ，设置仿真终止时间(End Time)为 1，仿真工作步长(Step Size)为 0.01,然后12点击开始仿真按钮，进行仿真。5.2 对小齿轮的进行运动分析。对小齿轮的旋转副 JOINT_3 进行角位置分析。在 ADAMS/View 工作窗口中用鼠标右键点击小齿轮的旋转副 JOINT_3， 选择 Modify 命令，如图5- 1 所示，在弹出的修改对话框中选择测量 (Measures) 图标 ,如图 5-2 所示。在弹出的测量对话框中，将 Characteristic 栏设置为Ax/Ay/Az Projected Rotation ，将 Component 栏设置为 Z,将From/At 栏设置为 PART_4.MARKER_ 10， (选择该 MARKER 点进行测量，将测量出小齿轮相对连杆(PART_4)的相对运动，而连杆的牵连运动已知，最后就能得到小齿轮的绝对运动)其他的设置如图 5-3 所示。然后点击对话框下面的“OK”确认。生成的时间-角度曲线如图 5-4 所示。图 5-1 旋转副属性修改命令图 5-3 测量力对话框的设置图 5-2 修改对话框图 5-4 时间和角度的曲线图在 ADAMS 中，以逆时针旋转为正方向。由图 5-4 可以知道,当杆件每秒逆时针转过 360 度时,小齿轮逆 时针转过的角度为 720 度, 即小齿轮绕大齿轮逆时针公转(牵连运动) 360 度的同时,其逆时针自转(相对运 动) 720 度，绝对运动(合成运动) =牵连运动+相对运动=360+720=1080。根据机械原理上公式( 8-48) 1 H = z2， 已知 = 0 (与机架固定)， = 360， z = 50， z = 25， 易得 = 1080， z 1 H 1 2 22 H 1实际结果和理论计算相同。13