曲柄滑块机构是一种非常重要的四杆机构,它就是汽车发动机中曲轴活塞机构的化身。本文用实体建模的方式创建该曲柄滑块机构的力学模型,并进行仿真,以帮助刚接触ADAMS的同学迅速入门。
ADAMS的版本很多,笔者使用的是ADAMS2013,它有很多优点,推荐大家使用。
(1)启动ADAMS2013
选择newmodel,就是创建一个新模型了。接着弹出对于此新模型的一些基本设置。
第一项,模型名,这里修改成”qubuinghuakuai”汉语拼音了。
第二项,重力,因为我们要做的仅仅是运动学分析,就不需要重力了。从下拉列表框中选择不要重力。
第三项,单位,这里最重要的是长度的单位,选择默认单位,毫米。
第四项,工作目录,就放在D盘根目录下吧。
这样就出现了ADAMS的主界面。
该界面与一般的三维建模软件非常相似,无非就是菜单栏,工具栏,树形大纲,建模窗口以及状态栏组成。
我们需要密切注意的是上图中红色方框内的区域,该区域由一些工具页组成,选择不同的工具页,就可以完成不同的功能,我们最主要的操作基本上都在此区域内完成。
(2)创建构件的几何模型。
首先创建曲柄。
在BODIES标签下选择如下图所示的图标,它就是连杆。
然后随便在建模窗口中拖出曲柄如下
下面仍旧选择上述图标,从上面曲柄的终点开始拖出一根连杆如下图。
如果大家想移动屏幕,只需要按下键盘上的t这个键,就可以拖动屏幕。
下面创建滑块。
选择下面这个图标,它可以建模出一长方体。
以连杆的终点为中心拖出一个滑块,位置不需要很精确,大概相似就好。
好,到现在为止,几何建模工作结束,下面开始创建约束。
(3)创建约束。
这里,曲柄和地面之间,曲柄和连杆之间,连杆和滑块之间,都是转动副
滑块和地面之间是移动副。
那么地面在哪里呢?
凡是不属于曲柄,连杆,滑块的窗口的区域,都是地面。
首先创建曲柄和地面之间的转动副。它需要选择曲柄,地面以及转动副的位置就好。
把标签页切换到connectors,它专门用于创建各种运动副。选择下图的图标,它代表转动副
注意此时窗口左边出现了该转动副一些细节设置,它说了,要创建该转动副,需要两个物体和一个位置,我们需要选择曲柄,地面以及曲柄的起点。
在曲柄上左键按一下选择曲柄,在窗口的空白区域左键按一下选择地面,在曲柄的起点按一下确定位置,这样该转动副出现了。
下面接着创建曲柄和连杆之间的转动副,方法与上面一模一样。
仍旧先选择转动副的图标
然后在建模窗口中在连杆上按左键,空白区域按左键,曲柄的终点按左键,OK.
下面创建连杆和滑块之间的转动副。不再赘述。结果如下。
最后创建滑块和地面之间的移动副。
首先选择移动副图标
然后依次选择滑块,地面,以及连杆的终点(注意,是连杆的终点!本文的连杆终点与滑块中心并不重合)并沿着水平方向拖动,说明移动副是沿着水平方向的,注意下图白色的箭头,它表明了方向,是向左还是向右无所谓,水平就好。
得到的结果如下
好,大功告成!
(4)施加驱动。
现在给曲柄一个匀速转动,选择下面的图标。注意已经切换到motions标签页了。
在曲柄和地面之间的转动副上点一下,说明就是给该转动副施加驱动。结果如下
好了,现在可以仿真了。
(5)进行仿真
现在我们切换到比较靠后的标签页simulation.选择下面这个图标,就是进行运动学计算了
得到下面的对话框。这里面内容丰富,我们直接按如图所示的按钮就进行仿真了。
我们会看到,建模窗口中曲柄滑块机构开始运动了。但是怎么运动的,我们没有看清楚。为了看得清楚一些,选择仿真控制窗口中的下面按钮
它是用来播放动画的
这个窗口的工具我们应该大体熟悉,主要是上面那一排按钮,与我们用的单放机,录音机很相似,每个都试试看,就可以看到曲柄滑块机构的运动。
就此为止,对于ADAMS我们已经知道个大概了。
进行机构运动学分析的步骤,就是
(1)创建构件
(2)创建运动副
(3)施加驱动
(4)进行仿真
(5)浏览动画
就这么简单。