标题 | 曲柄摇杆机构的动力学仿真 |
范文 | 马乐 摘 要:曲柄摇杆机构在平面四杆机构中占重要地位,本文采用Matlab编制程序进行优化,对其进行运动学仿真分析,验证其性能。创建机构的几何模型,采用Adams和SolidWorks对机构的几何模型进行动力学方面的初步仿真。对从动件摇杆的位姿等动力参数进行简单的分析。 关键词:运动学仿真;位姿;几何模型 DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.217 现有的对曲柄摇杆机构的优化,大多是将基础优化和动力学独立处理。本论文将基于MATLAB的对曲柄摇杆机构的基础优化与动力学分析,使用Adams和SolidWorks对机构的几何模型进行动力学方面的初步仿真。从而提升并验证二维曲柄摇杆机构的综合机能。 1 数学模型的建立 一曲柄摇杆机构,曲柄杆长参数定为1,机架杆长参数定为6,要求为:曲柄从运转到时(即),摇杆的位置角变化再现最佳的已知運动规律: 已知杆件长度:曲柄,机架,为极位角,规定传动角在: 运行编制的MATLAB程序后,得到输出结果: 连杆及摇杆杆长参数。 摇杆已知运动规律与实际运动规律最小差值。 2 曲柄摇杆机构的动力仿真分析 (1)建立模型。按照前文机构整体优化后得到的各构件尺寸参数,各杆件尺寸定为,曲柄的角速度设定为。 打开Adams/View,按照前文计算得到的各个杆件尺寸建立机构几何模型,利用某一时刻机构存在的特殊位姿来定位机构各个杆件,本文选择曲柄右与机架共线的位置。界面见图2-1所示。 利用余弦定理来求解夹角,确定连架杆与机架所成锐角大小为,建立机架,然后依次建立摇杆、曲柄、连架杆。 (2)添加约束。四个构件,两两之间添加回转副约束即可。 在曲柄摇杆机构中机架默认是固定的,在机架(frame)和工作区域构建固定约束。 (3)为曲柄添加驱动。二维曲柄摇杆机构中,生成数字仿真模型时需要为原动件——曲柄添加驱动。 (4)仿真。应用Simulation完成仿真。在【end time】参数框中输入12,在【steps】参数框中输入100。为防止机构仿真时出现崩溃error,在仿真前,先完成静态Verify,再进行仿真计算。 (5)获得摇杆的运动特性数据。本文对摇杆的运动特性进行研究分析。获取相关数据图表如图2-2至2-5所示。 使用Adams/Post Processor,用户可以对仿真得到的数据曲线图表进行更细致的分析比较处理,如图2-6所示。 以图2-6所示,即为后处理模块对摇杆的Angular Momentum的后处理演示图。 3 总结 本文用Adams/view 2017建立二维曲柄摇杆机构的动力学模型,并进行动力学仿真计算,机构运行较为稳定流畅。针对该机构中的摇杆的运动特性进行一系列的测量【measure】,得到相关数据曲线的图表,并进行了后处理的演示。 山东省教育厅项目:J17KB033; 2018山东省农机装备研发创新计划项目:2018YF013 通讯作者:孟维云 |
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