北航机械原理实验报告--满分.doc

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机械原理课程虚拟样机仿真
实验报告
题目:基于ADAMS的手摇抽水机的
仿真与分析
姓名:XXX
学号:*****
班级:￥￥￥
2013年5月1日
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基于ADAMS的手摇抽水机的仿真与分析
11070001×××
北京航空航天大学机械工程及自动化学院(北京100191)
摘要
本文主要针对日常生活中的手摇抽水机,首先绘制机构的运动简图,理论验证机构工作原理的可行性;然后使用SolidWorks软件对机构进行三维实体建模,使用ADAMS软件对机构进行仿真与分析。通过仿真,不仅验证了手摇抽水机原理的可行性,而且对机构传力特性的分析,验证了此机构设计的合理性。
关键词:ADAMS;手摇抽水机;传力特性.
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目录
1、机构简单分析 4
2、机构的三维实体建模 5
3、机构的ADAMS仿真分析 5
5
6
7
4、机构拓展(此部分也可省略不写) 8
8
8
5、结束语 8
参考文献: 9
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1、机构简单分析
图1所示为一手摇抽水机,当上下扳动手柄1时,活塞4便在筒内作往复移动,从而完成抽水和压水的工作。
图1手摇抽水机
根据机构工作原理,绘制的抽水机的运动简图如图2所示。
图2手摇抽水机运动简图
经分析可知,此机构为四杆机构,其中活动构件数目n=3,低副数目PL=4,高副数目PH=0,因而机构自由度
F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-1×0=1
因为此四杆机构的自由度为1,而机构的主动件数目也为1,所以机构具有确定运动。
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2、机构的三维实体建模
假定运动简图2中,LAE=350mm,LAB=100mm,LBC=170mm,LAF=250mm。下面以这组数据为关键参数进行三维实体建模,使用SolidWorks软件建立的三维实体模型如图3所示。为便于观察机构的内部机构,在建模时对套筒进行了适当的剖切。
(a)主视图(b)轴测图
图3手摇抽水机三维模型(已剖切)
3、机构的ADAMS仿真分析

将使用SolidWorks软件建立的三维实体模型,以图4所示的初始位形导入到ADAMS软件中,导入后的模型如图5所示。选择图4所示的初始位形,便于在主动件上添加对称运动。
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图4手摇抽水机仿真的初始位形
图5导入到ADAMS中的手摇抽水机

按照机构实际,对导入的手摇抽水机进行运动副和主运动的添加,添加后的结果如图6所示。其中,添加到机构上的主运动为30d*sin(time),添加在B点的铰链上。在完善模型后,可对机构进行仿真。
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图6完善后的手摇抽水机

(1)运动分析
由前文的运动简图可知,该机构为移动导杆机构,能够将构件1的往复摆动,转化为构件3的往复移动,从而实现机构连续抽水的功能。机构的运动仿真结果可见所附文件《》
(2)力学特性分析
由于此机构要完成手动抽水的任务,而抽水时构件3往往承受很大的载荷,这就对机构的传力特性提出了很高的要求。下面对机构的传力特性进行分析。
压力角或传动角是判断连杆机构传力性能优劣的重要的标志。在该机构中,传动角是指构件1和构件3所加的锐角,即图2中的或其补角。在对机构进行虚拟样机仿真时,为便于测量且能够反映机构传动角的大小,可直接测量。当时,即为机构压力角;当时,的补角即为机构压力角。随时间变化的规律如图7所示。
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这对于机构的设计和验证有重要意义。其中,由于虚拟样机有别于物理样机,只要能够表达机构真实的运动情况即可,并不需要完全再现机构本身的所有细节。而且虚拟样机具有低成本,易复制,易系列化等特点,这对于节约设计成本和缩短产品开发周期有重要意义。
参考文献
[1][M].北京:北京航空航天大学出版社,2009年2月.
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