基于Admas的经编机梳栉机构的建模及运动仿真分析张杨，薛兴国 （上海杉达学院沪东工学院，上海 200137） 摘 要：本文利用ADAMS软件对经编机梳栉机构整个运动过程进行模拟仿真和运动学、动力学分析，得到可视化的数据结果。由偏心连杆机构驱动实现梳栉机构的上下摆动，得到梳栉摆臂在不同运动条件下位移、速度、加速度的变化状况，充分利用了ADAMS软件的优势，很好的展示了虚拟样机开发产品的过程。 关键词：虚拟样机技术；经编机；梳栉机构；偏心连杆机构；动力学分析 1 经编机梳栉连杆机构仿真模型的建立对于课题基于ADAMS的凸轮—连杆组合机构的运功学分析，主要采用了经编机梳栉机构的凸轮连杆的案例进行完整的设计及分析，其大致示意图如图1所示。 根据要求，经编机梳栉结构的偏心轮机构可以简化成AA0，AB两个连杆机构A点绕着A0旋转，从而使得整个连杆机构进行运动，最终使得梳栉连杆进行摆动。 对于课题基于ADAMS的梳栉机构的运动学分析，其梳栉机构主要有偏心轮机构（主轴、偏心轮、偏心套、75mm连杆）、46mm连杆、40mm三孔连杆、梳栉下拉杆等构成。其中主轴旋转，偏心轮是主动件。  图1 经编机的梳栉连杆机构 2 梳栉机构机构模型的建立曲柄为偏心轮结构的连杆称为偏心轮机构，也是四杆机构，如果曲柄长度很短，则在杆状曲柄两端装设两个转动副将存在机构设计上的困难。而如果曲柄需安装在直轴的两支承之间，则将导致连杆与曲柄轴的运动干涉。因此将曲柄设计为偏心距为曲柄长的偏心轮。偏心轮机构中取偏心距23mm，偏心套150mm，连杆75mm。再建立三孔连杆与46mm连杆机构模型。梳栉连杆DD0为300mm，梳栉下拉杆DC2为562mm ，建立梳栉下拉杆模型。最终可得ADAMS中完成的完整的二维实体模型，如图2。 3 编机梳栉连杆机构的运动学及动力学分析3.1 添加运动副及驱动 运动副关联两个构件，并限制两个构件之间的相对运动。在定义运动副时，一般都需要选择两个构件，即使在只选择一个构件的情况下，也需将另一个构件默认为是大地（Ground），而且是第一构件相对于第二个构件运动。 在ADAMS/View中的运动分为低副（Joints）、高副（High Pair Constraints）和基本副（Joint Primitives）3类，通过添加，可得图3。 在ADAMS/View中，在模型上定义的驱动是将运动副未约束的其他自由度做进一步约束，通过添加驱动，可得图4。 4 运动学仿真和分析在市场上的调研显示，该种经编机电机最大输出转速为1000r/min，所以，设置添加在凸轮转动副上的转速为1000r/min。将其换算成ADAMS/ View旋转驱动的单位：时间单位为秒（s）、角速度单位（deg）、即转速为6000deg/s，输入运动的位置参数表达式为6000d·time。  图2  图3  图4 在机构进行计算之后，通过程序仿真，在ADAMS后处理中可获得构件连杆AA0在转速为1000r/min时，梳栉连杆上的D点和D0点在Y方向上的相对位移仿真曲线、相对速度仿真曲线及相对运动加速度仿真曲线。  图5 梳栉连杆在Y方向上的相对位移图  图6 梳栉连杆在Y方向上的相对速度图  图7 梳栉连杆在Y方向上的相对运动加速度图 由图5～7可以看出，主动转轴旋转，梳栉摆臂的运动规律如下：当主轴α=0o～28.8o，梳栉摆臂的运动加速度由2.5934×105mm/s2逐渐增大，相对位移由Y=-40.98mm开始逐渐降低，直至α=28.8°，梳栉摆臂将至最低位置。 当主轴α=28.8o～194.4o，梳栉摆臂的相对位移逐渐增加至Y=69.44mm，期间梳栉摆臂的加速度先减后增，当α=129.6°时最低，为2.3631×105mm/s2，相对速度先增后减，当α=93.6°时达到最高。 当主轴α=194.2°～223.2°，此时梳栉摆臂有个停滞时间，相对位移基本不变，相对速度也基本不变，只有加速度先增大后减小，当α=208.8°时加速度为0。 当α=223.2°～360°，梳栉摆臂的相对位移不断减小至初始位置，相对速度先减小后增大，当α=331.2°时减小是最小值，加速度先减小后增大，当α=288°时加速度减小至最小值2.3631×105mm/s2。 参考文献： [1]梁德本，叶玉驹.机械制图手册[M].北京：高等教育出版社，1997.6[5]郑建荣.ADAMS——虚拟样机技术入门与提高[M].北京：机械工业出版社，2001.11. [2]W-Tung Chang，Long-IONG Wu.Mechanical Error Analysis of Disk Cam Mechanisms with a Flat-Faced Follower.Journal of Mechanical Science and Technology. vol.20,No.3,pp.345-356,2006. [3]王永廉.材料力学[M].北京：机械工业出版社，2008.7. [4]韩宝菊，徐剑波.基于ADAMS的凸轮机构设计与仿真[J].机械工程师，2007(1)：91-92. 中图分类号：TS183.3 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2017）04（下）-0087-02 |
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