双连杆换向器ADAMS机构分析报告.doc

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1、双连杆换向器ADAMS机构分析报告一、题目分析1、题目图1如上图所示，这个装置的功能是可使输出运动在输入盘转180°之后自动换向。输入圆盘有一个过盈配合的销。它撞击连杆A使它顺时针旋转，连杆A依次用它的齿轮部分（或者齿轮通过销钉与连杆A相连）驱动连杆B做逆时针转动。输出轴和输出连杆（可以是工作构件）与连杆B相连。在接近180°的旋转后，销滑过连杆A撞击与其相遇的连杆B，于是使得连杆B（输出）换向。然后再经过180°的旋转后，销滑过连杆B撞击连杆A，再次进行这个循环。2、机构运动简图连杆B输出杆连杆A图23、

2、尺寸预确定（1）齿轮：模数2，齿数15，厚20mm（2）输入圆盘：外圆直径200mm，内圆直径70mm，厚10mm（3）撞击销：直径10mm，高30mm（4）从动连杆：长90mm，宽8mm，厚5mm一、分析目的根据题意，要求输出杆，每转动180°就自动换向，并且不断循环下去。从动力传递的顺序来分析，动力是由撞击销传递给连杆，然后由连杆传递给齿轮，再由齿轮传递给输出杆，因为连杆、齿轮以及输出杆是固结在一起的，并且齿轮副传递是平稳的，所以输出杆的一些运动信息可以通过对齿轮的测量来获取。下面将对输出杆转动的情况做

3、简要的分析：1、运动要求：若以图2所示位置为初始位置，撞击销的转动方向为顺时针，当转动一定角度后，撞击并带动连杆A转动，一对啮合的齿轮将运动传递给输出杆和连杆B，使他们一起逆时针转动，当运动进行到如图3的时候，输出杆转动180°，此时撞击销与连杆A分离。整个过程中，理想情况是销与连杆碰撞后始终保持接触，直到相互分离。图32、力的要求：在实际机构中，总是存在着各种各样的摩擦，因此在齿轮的转动副上需要添加摩擦力；在撞击销与两连杆以及两连杆间的碰撞时应该添加接触力，接触时会有能量的损失，所以在接触力的设置时应有摩

4、擦的设置。在ADAMS/View中有两种计算接触力的方法，一种是补偿法（Restitution）；另一种是冲击函数法（Impact）。补偿法需要确定两个参数：惩罚系数（Penalty）和补偿系数（Restitution）。惩罚系数确定两个构件之间的重合体积的刚度，也就是说由于接触，一个构件的一部分体积要进入到另一个构件内，惩罚系数越大，一个构件进入另一个构件的体积就越小，接触刚度就越大。补偿系数决定两个构件在接触时能量的损失。接触力由两个部分组成：一个是由于两个构件之间的相互切入而产生的弹性力；另一个是由相

5、对速度产生的阻尼力。三、模型建立1、UG零件建模（1）齿轮图4齿轮的建立采用了齿轮插件（2）输入圆盘图5（3）从动连杆图6（4）输出杆图7（5）撞击销图82、ADAMS运动学分析建模（1）ADAMS运动学分析模型是通过将事先建好的UG模型，通过导出.x_t文件，然后在打开ADAMS的时候选择导入文件来实现的；然后再在ADAMS中对模型进行一系列的rename，appearance，去掉重复及不必要的部件，最终获得如图9所示的模型。图9（2）添加约束双连杆换向机构中用到的约束有三种，即固定副约束回转副约束齿轮

6、副约束约束1：在圆盘与撞击销之间，采用了固定副约束。约束2：在齿轮与从动连杆之间，采用了固定副约束。约束3：在齿轮与输出杆之间，采用了固定副约束。约束4：在圆盘与地面之间，采用了回转副约束。约束5：在两齿轮与地面之间，分别采用了回转副约束。约束6：在两齿轮之间，采用了齿轮副约束。（3）力的施加：在双连杆换向机构中，主动件只有一个，即输入圆盘，其他构件的运动都因输入盘的运动引起，所以只需添加一个驱动到输入盘即可。添加驱动：使用RotationalJointMotion在输入盘上添加驱动，其表达式为D(t)=-

7、10d*time为了尽可能使连杆与撞击销能时刻保持接触，使仿真更加真实，所以在实际操作中，还在两齿轮与地面之间的约束上，添加了摩擦力，如图10，撞击销与从动连杆之间，添加了接触力，设置如图11。图10图11四、理想输出结果根据对题目的分析，然后对在理想运动情况下的双连杆换向机构（理想运动情况是撞击销与连杆碰撞后始终保持接触，一起转动直到分离）的一个180°行程，运用数学分析的方法对输出杆的转速变化进行分析计算。根据这一思想，运用Matlab软件，编写一个程序对圆盘转动180°的过程中输出杆角速度进行了运算，

8、得出的输出杆角速度变化曲线如下图（图12）所示。可以看出，当撞击销与连杆接触后带动从动杆转动，输出杆的角速度变化规律是先增大到一定值后又慢慢减小，直到撞击销与该连杆分离为止。图12五、实际输出结果仿真时设置时间为60秒，步数为1000次，然后对两个齿轮上的joint分别测量相对角速度如下图所示，撞击销依次撞击齿轮A和齿轮B。（1）测量齿轮角速度图13齿轮A的角速度曲线图14齿轮B的角速度曲线从图13、14中可以看