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机械系统动力学建模与分析(3)2012
(Rotational Jiont Motion)工具按钮。然后点取曲柄转动副, 从而创建一个运动约束。
(2)修改转动约束的运动函数。将Function (time)栏中的函
数表达式改写为“-15.0d * sin( 150 * time)”。
2. 创建碰撞力
本例中的碰撞力分两种情况,和小球相关的三对碰撞不考 虑摩擦力,球瓶和平台的碰撞考虑摩擦力,分别创建如下 。 (1)定义小球和滑块等物体的碰撞 将视图还原为前视图(Front<F>),点击创建碰撞力 (Contact)工具按钮,弹出创建碰撞力对话框,如图(a)所 示。在对话框“first solid”一栏中点击鼠标右键,点击浮动菜单 命令Contact_Solid—>Pick,然后在窗口中点取小球;在对话
spacing: 50mm
(4)显示Coordinate Windows
2. 建立球体
3. 建立地基
4. 设置初始条件
小球水平方向速度分量和垂直方向速度分量如下:
5. 建立测量
6. 进行仿真
7. 确定落地时的距离 (1)通过动画找到落地的时间
7. 确定落地时的距离 (2)利用测量曲线确定距离
3. 建立小球 (1)点击球体(Sphere)建摸工具按钮,然后在主窗 口栅格上的坐标(-70,30,0(mm))处按下鼠标 左键,拖动鼠标至坐标(-70,0,0(mm))处松开 左键,建立完成小球模型 。 (2)调整小球的质量 。将鼠标移至小球位置,点击 鼠标右键,在弹出的浮动菜单中选择菜单命令Part: PART_2—>Modify,于是弹出修改物体参数Modify Body对话框,在Define Mass By 栏中选择“User Input”选项,然后将Mass栏中的数字改为5.0,点击对 话框的OK按钮,完成对小球的质量修改。
编号 坐 标
1
2 3 4 5 6
0,150,0(mm)
30,150,0(mm) 30,30,0(mm) 150,30,0(mm) 150, 0,0(mm) 0,0,0(mm)
5. 建立球瓶
在本例中,球瓶是由曲边多边形旋转而成的复杂实体,其相 应的曲边多边形是由一段样条曲线(Spline)和一段折线 (Polyline)组成的封闭多边形,其建模过程如下。
-240,200,0(mm) -230,100,0(mm) -200,50,0(mm) -230, 0,0(mm)
创建样条曲线
5. 建立球瓶
(2)建立折线段 点击折线段建摸工具按钮,工具箱中的“Closed”选项不被 选中,一定注意选中“Add to Part”选项以确保折线段和样条曲 线是属于同一个物体。完成以上设置后,将鼠标移到主窗口上, 这时窗口下的提示栏会提示你选择一个“body”,将鼠标移动到 样条曲线上,点击鼠标选择与样条曲线相同的“body” (PART_6),然后依次点取如下坐标点,点取完成最后一个坐 标点后,点击右键以结束创建样条曲线,ADAMS/View将建立 折线段。
3.2 小球碰撞球瓶
本例是一个空间曲柄滑块机构推动小球使之与球
瓶发生碰撞的例子,所包含的物体包括平台、曲柄、
连杆、滑块、小球和球瓶,如下图所示。
一、 几何建模
1. 工作环境设置 (1)设置重力
(2)设置单位
(3)设置工作栅格范围与间距 X与Y的范围: spacing: 10mm (4)显示Coordinate Windows 750mm, 500mm
5. 建立球瓶
(4)生成旋转体 球瓶是由曲边多边形绕以上坐标的Z轴旋转而成,具体创建 过程为:首先,通过如下菜单路径Tools—>Command Navigator调出Command Navigator窗体,如图1;展开命令集 geometry—>creat—>shape,双击命令revolution,打开如图 2所示的创建旋转体对话框。在对话框的Reference Marker栏中 点击鼠标右键,点击弹出的浮动菜单命令Marker—>Pick,在主 窗口中点击旋转坐标;在Profile Curve栏中点击鼠标右键,点 击弹出的浮动菜单命令Wire_Geometry—>Pick,在主窗口中点 击样条曲线,继续右击鼠标,再次通过菜单命令 Wire_Geometry—>Pick在主窗口中点击折线段;在Relative To栏中点击鼠标右键,点击弹出的浮动菜单命令Reference Frame—>Pick,在主窗口中点击旋转坐标。
编号
1 2
坐 标
-250,250,0(mm) -260,250,0(mm)
3
4
-260,0,0(mm)
-230,0,0(mm)
建立折线段
5. 建立球瓶
(3)建立旋转坐标 球瓶是一个旋转体,必须为其创建一个旋转坐标。为此,在 主工具箱中用鼠标右键点击几何建模按钮,展开所有的几何建模 工具(Rigid Body)图标,点击创建坐标系工具按钮 , 在主工具箱中选中“Add to Part”选项和“Z_Axis”,即创建坐 标系时指定Z轴方向。完成以上设置之后,在主窗口中选择曲边 多边形所在物体(PART_6),在坐标点(-260,250,0 (mm))处创建旋转坐标,坐标Z轴方向竖直向上。
图(a)定义碰撞力对话框
图 (b)定义碰撞力对话框
四、仿真分析
以上过程利用ADAMS/View以交互式的方式建立了一个完 整的动力学模型,下面就可以对其进行仿真计算了。
点击主工具箱的按钮
框“Second solid”一栏中点击鼠标右键,点击浮动菜单命令
Contact_Solid—>Pick,然后在窗口中点取滑块;最后点击对 话框的OK按钮,这样就建立了小球与滑块之间的碰撞关系。
2. 创建碰撞力
(2)小球与平台、小球与球瓶的碰撞关系按照以上方法依次建 立。 (3)定义球瓶和平台的碰撞。 点击创建碰撞力(Contact)工具按钮,弹出创建碰撞力对 话框,在对话框的Friction Force栏中选择Coulomb选项,对话 框会打开有关意义摩擦力的参数项,如图(b)所示。在对话框 “first solid”一栏中点击鼠标右键,点击浮动菜单命令 Contact_Solid—>Pick,然后在窗口中点取球瓶;在对话框 “Second solid”一栏中点击鼠标右键,点击浮动菜单命令 Contact_Solid—>Pick,然后在窗口中点取平台;在Static Coefficient栏中填入静摩擦系数0.5,在Dynamic Coefficient 栏中填入动摩擦系数0.4;最后点击对话框的OK按钮,这样就建 立了小球与滑块之间的碰撞关系.
“first body”,点取滑块为“second body”,点取连杆的下端
坐标点为铰接点,完成连杆与滑块之间的球铰的创建 。
3. 创建滑块移动副
点击创建移动副(Translational)工具按钮 。 点取滑块为“first body”,点取平台为“second body”, 点取滑块底面上的靠近小球一侧的角点为铰接点,点取指向滑块 底面上的背离小球一侧的角点为移动副方向,从而完成滑块与平 台之间的移动副的创建 。
点取曲柄的下端坐标点为铰接点,完成曲柄与平台之间的转动副
的创建。
2. 创建连杆球铰
点击创建球铰(Spherical)工具按钮 。 点取曲柄为“first body”,点取连杆为“second body”, 点取曲柄的上端坐标点为铰接点,完成曲柄与连杆之间的球铰的 创建; 再次点击创建球铰(Spherical)工具按钮,点取连杆为
钮
钮
,在Distance栏中填入(2cm),点击向左的移动按
,将球 建立曲柄
(1)调整工作栅格方位 本例的曲柄滑块机构是一个空间机构,曲柄转动平面与滑块 滑动方向垂直,也与当前工作栅格平面垂直。为了交互式建摸方 便,必须先改变工作栅格方位。 分别调整栅格原点到坐标(300,0,200(mm))及方向 到全局坐标的YZ平面。
(2)创建曲柄。将视图转换为右视图(Right<R>),点击主工 具箱的创建连杆工具按钮,然后在主窗口的栅格原点按下鼠标左 键不放,拖动鼠标至坐标点(0,200,2(mm))处松开左键, 创建曲柄如图所示。
创建曲柄
7. 建立连杆
点击圆柱体建摸工具按钮,选中主工具箱中的“Radius”选 项,并填入半径值(1.0cm),然后在主窗口中点取曲柄上端的 坐标点,拖动鼠标至滑块的角点处第二次点击鼠标,完成连杆 (圆柱体)的建摸.
4. 建立滑块
(1)点击拉伸(Extrusion)建摸工具按钮;注意工具箱中的 “Closed”选项被选中;在“Path”选项中选择“About Center” 项,以确保所完成的拉伸体位置是关于工作栅格平面对称的;在 “Length”编辑框中填入(10.0cm),用来确定拉伸体的厚度 。 (2)确保完成以上设置后,在主窗体栅格上依次点击以下坐标 点,当点击完成最后一个点后,点击鼠标右键,ADAMS/View 将自动完成拉伸体的建摸。
铰接点,从而完成对平台锁止约束 。
三、 添加运动和力
作为一个完整的动力学模型,运动约束和构件受力往往是不 可少的。在本例中,存在曲柄摆动这一运动约束,以及小球分别 与滑块、平台和球瓶之间的碰撞力,球瓶与平台之间的碰撞力。
1. 创建曲柄的摆动
(1)将视图调整为右视图(Right<R>),点击创建转动
(1)首先建立样条曲线 点击样条曲线建摸工具按钮,工具箱中的“Closed”选项不被 选中,然后依次点取如下坐标点,点取最后一个坐标点后点击右 键以结束创建样条曲线,ADAMS/View将建立样条曲线。
编号 1 2 坐 标 -250,250,0(mm) -240,250,0(mm)
3
4 5 6 7
-230,240,0(mm)
二、 添加约束