基于ADAMS的摆动凸轮机构轮廓线设计

时间:2022-08-24 01:49:26

基于ADAMS的摆动凸轮机构轮廓线设计

[摘 要]基于ADAMS虚拟样机技术,对牛头刨床中一摆动凸轮机构轮廓线进行设计;运行仿真测试所得凸轮机构摆杆的运动规律,验证方法的正确性;为建立复杂的凸轮从动体运动规律提供了借鉴。

[关键词]ADAMS;摆动凸轮;轮廓线;设计与仿真

中图分类号:TH112.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)21-0093-01

0 引言

现代机械日益高速发展,对凸轮机构的设计提出了更高的要求。随着计算机的发展,凸轮机构的计算机辅助设计和制造已经得到了广泛的应用。ADAMS软件,是由美国机械动力公司(MDI)开发的优秀的机械系统动态仿真软件,是具有权威性和广泛使用范围的机械系统动力学分析软件。运用ADAMS软件的建模和求解器功能对凸轮机构轮廓线进行仿真设计,相比较传统方法中图解法和解析法,具有设计周期短,易解决复杂运动规律的特点。本文依据一牛头刨床中摆动凸轮机构的设计要求为例,详细介绍了轮廓线的设计与仿真过程。

1 一牛头刨床中摆动凸轮机构的设计要求

其中,摆杆要求等加速等减速运动规律。

摆角,摆杆长度,压力角,推程运动角,远休止角,回程运动角。

依据参考文献[1],求解凸轮机构其他参数如下。

摆杆初始摆角:=16°

机架间距:a=171.8 mm,圆整后,取a=170 mm

摆杆的运动方程:

推程:等加速度阶段

等减速度阶段

回程:

等加速度阶段

等减速度阶段

远休止: 近休止:

式中为摆杆从初始位置起转动的角度,为凸轮转动角度,=360 °/s。

2 求解凸轮轮廓线

在ADAMS中建模型如图1所示,

1) 建模步骤如下:

(1) 在坐标原点处作一正方体,即绿色矩形部分,作为凸轮轮廓线的生成基础实体凸轮1。

(2) 在点A(0,170)和点B(0,45)之间,做出摆杆2,并将其绕A点旋转16°。此时为摆杆初始状态,初始摆角=16°。

(3) 分别在凸轮1、摆杆2和ground之间添加约束JOINT_1和JOINT_2。

(4) 施加驱动,JOINT_1上施加MOTION_1,其角度值变化为360.0d * time,JOINT_2上施加MOTION_2,其角速度值变化为IF函数所确定的值。表示如下:

-IF( time-5/48 : 7.68*pi*time , 7.68*pi*5/48 , IF( time-5/24 : 96/25*(5*pi/12-2*pi*time) , 0 , IF( time-17/72 : 0 , 0 , IF( time-49/144 : -96/25*pi*(2*time-17/36),-96/25*pi*(2*49/144-17/36), IF( time-4/9 : -96/25*pi*(8/9-2*time) , 0 , 0 ) ) ) ))

(5) 运行仿真,仿真时间设为1s,步长为1500。

(6) 创建轮廓线,利用ADAMS中review菜单下的create trace spline功能,便可得到凸轮的轮廓线,再将其各个坐标点导出为txt数据文档,可以作为其他CAD软件建立凸轮三维模型的数据来源。

3 数据处理

作出摆角角度变化可通过角度测量得到图像。如图2所示:

分析可知,运动规律符合设计要求。

4 结束语

通过运用ADAMS软件,建模仿真得到具有复杂运动规律的摆动凸轮轮廓线的坐标数据。其方法核心在于准确建立摆角变化的函数表达式。该方法具有一定的通用性,为快速设计凸轮轮廓线提供了方法参考。

参考文献

[1] 刘临江,杨慧香.摆动凸轮机几何尺寸计算方法.吉林:吉林工学院学报,1998.

[2] 孙恒.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3] 高光娣.典型机械机构ADAMS仿真应用,2013.

[4] 陈德民,槐创锋,张克涛.精通ADAMS 2005/2007虚拟样机技术,2010.

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