基于AMAMS 四连杆机构运动学分析

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1、摘要利用计算机对机械设计的必然趋势。该文简述利用机构设计与分析软件ADAMS对曲柄连杆进行设计与分析。仿真得到的机构运动学特性，与理论计算结果吻合较好，可为曲轴连杆的优化和改进设计提供依据。关键词：机构分析、曲柄连杆、ADAMS软件目录摘要2一、工程背景41.1研究对象简介41.2ADMAS软件4二、四连杆机构原理62.1基本概念62.2平面四杆机构的基本特性62.2.1曲柄存在条件62.2.2急回特性及行程速比系数K72.2.3压力角和传动角92.2.4死点10三、ADAMS求解动力学基本原理113.1AMAMS求解原理113.2仿真计算过程1

2、2四、仿真模型建立14五、仿真结果与分析16参考文献21一、工程背景1.1研究对象简介四连杆机构在通用机械、纺织、食品、印刷等工业领域有着广泛的应用，是机构运动弹性动力学的一个主要研究对象。连杆机构高速运行时，在外力与惯性力作用下，构件会发生不可忽略的振动。为提高轨迹精度，减小振动，使机构能够准确、高效的工作，必须对这种有害的振动响应加以控制。目前基于四连杆机构振动特性分析的机构运动弹性动力学研究正日趋完善，但如何改善机构的动态特性，有效地抑制弹性机构的有害振动，是机构学界面临的一个重要的研究课题。1.2ADMAS软件ADAMS，即机械系统动力学

3、自动分析(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems)，该软件是美国MDI公司(MechanicalDynamicsInc。)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS己经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近八千万美元，占据了51%的份额。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库，约束库，力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进

4、行静力学，运动学和动力学分析，输出位移，速度，加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能，运动范围，碰撞检测，峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学，运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。ADAMS软件有两种操作系统的版本:UNIX版和WindowsNT/2000版。ADAMS软件由基本模块，扩展模块，接口模块，专业领域模

5、块及工具箱5类模块组成。用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真，而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析。二、四连杆机构原理2.1基本概念平面四连杆结构是由四根杆件（图2-1）1、2、3、4借助于转动副（2-1中的A,B,C,D）依次连接（铰销连接）而成，每个铰销的轴都互相平行，从而使活动杆件都在互相平行的平面上运动。在四根杆件中，不论把那根杆件作为基架（固定杆或基杆），而把另一杆作为原动杆，那么其余的活动杆都作一定的强制运动。因此平面四连杆运动链在选定了固定杆和原动杆之后，就构成了平面四连杆机构。此外

6、，又由于转动副属于V级的低副，所以平面四连杆机构时属于低副的平面机构。图2-1四连杆机构1，3—连架杆2—连杆2.2平面四杆机构的基本特性2.2.1曲柄存在条件①最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；（杆长之和条件）②连架杆与机架中必有一杆为最短杆。（最短构件条件）图：曲柄摇杆机构图曲柄摇杆机构中，设各杆长度依次为l1、l2、l3、l4，且l1l1+l2由△AC1D有       

7、 l2-l1+l4>l3         l2-l1+l3>l4将上列三式整理，并考虑到四个杆件同时共线的情况，可得         l1+l2≤l3+l4          l1+l3≤l2+l4          l1+l4≤l2+l3将上三式两两相加，化简得l1≤l2          l1≤l3          l1≤l在铰链四杆机构中，能作整周回转的连架杆称为曲柄。而曲柄是否存在。则取决于机构中各杆的长度关系，即要使连架杆能作整周转动而成为曲柄，各杆长度必须满足一定的条件，这就是所谓的曲柄存在的条件。2.2.2急回特性及行程速比系数K

8、①机构的急回运动特性：曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不相同，反行程的平均速度较快，这种运动称为曲柄摇杆机构的急回运动特性。如下图