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机械动力学大作业含弹性摆杆的铰链四杆机构动力学仿真学号：院系名称：机电工程学院专业：机械工程学生姓名：本次进行设计和分析的对象为平面铰链四杆机构，在Adams的环境下，通过对四杆机构进行建模以及运动仿真，绘制出摆杆的相关曲线图。为了形成有效的对比，先建立含有刚性摆杆的四杆机构，进行运动仿真，绘制出摆杆的相关曲线。再建立含有柔性摆杆的铰链四杆机构，所有参数设置均和刚性摆杆一样。考虑到弹性摇杆可能发生较大的形变，不利于观测，绘制摇杆运动曲线时选择摇杆的质心作为参考点。在Adams中主要有三种方法创建柔性构件，第一种是将刚性构件离散化后采用柔性梁连接；第二种是直接将刚体替换为柔性体；第三种是运用有限元分析的方法建立柔性构件。本次建模，主要采用前两种方法建立柔性摆杆。运用有限元建立柔性构件，等以后再进行深入研究。同时两种方法建立的柔性杆可以形成对比。通过本次设计，主要学习了Adams软件建模以及运动仿真、图形处理、刚柔混合建模的操作方法，对自己也是一个很大锻炼和提升。设计的为平面曲柄摇杆机构。相关参数如：曲柄长L=200mm，宽W=60mm,高D=30mm；连杆长L=427mm,宽W=30mm,高D=20mm；摇杆长L=403mm，宽W=40mm，高D=20mm；机架长L=600mm，宽W=40mm，高D=20mm；曲柄角速度为40deg/sec。经过验证，最短杆长度加上最长杆长度小于中间两根杆的长度之和，满足曲柄存在的条件，且最长杆为机架，故为曲柄摇杆机构。一、建模过程1、建立四个标记点，这四个点依次连接就可以确定一个铰链四杆机构。2、建立四根杆的模型3、在杆件之间添加转动副4、选择最长杆为机架并固定5、给曲柄添加驱动，使曲柄角速度为40deg/sec。6、使模型的显示方式为实体显示7、进行运动仿真，主要通过时间和步长来控制仿真运动的快慢。8、载入动画，进行图像处理，绘制曲线图。9、将刚性摇杆换成柔性的摇杆并添加转动副和驱动10、进行运动仿真11、载入动画，进行图像处理，绘制曲线。12、将连杆改为柔性体，添加转动副，并生成模型，进行运动仿真。13、载入动画，生成曲线图。14、将摇杆换成弹性体，生成模型，进行运动仿真。15、载入动画，进行图像处理，生成数据。二、运动学及动力学分析图1刚性摆杆质心位移图2柔性摆杆质心位移图3柔性摆杆质心位移分析图1，图2，图3分析摆杆质心位置的变化曲线。刚性和柔性摆杆质心的初始位置的X坐标均为500mm，Y坐标均为175mm，Z坐标均为0，说明两次运动过程起始位置一模一样，两个模型具有对比性。刚性摆杆和柔性摆杆质心的位置均按类似余弦曲线变化，说明摇杆在一定角度范围内转动，与预期相符合。由图中观察和数据分析，周期T大概为9s左右，从而验证了角速度为40。其中刚性摆杆最低点Y坐标大约为50mm左右，说明摇杆没有运动到水平位置，最高点大约为200mm左右，说明当曲柄和连杆共线时，摇杆接近和机架垂直。柔性摆杆质心最低位置Y坐标大约25mm，说明摇杆也没有运动到水平位置，最高位置Y坐标也约为200mm，说明曲柄和连杆共线时，摇杆也能和机架接近垂直。柔性摆杆最低点Y坐标小于刚性摆杆，可能是由于杆发生了弯曲变形。在任意时刻，柔性摆杆的X坐标均大于刚性摆杆的，说明杆发生弯曲了，使得X坐标增大。Z坐标没有变化且为0，说明机构在XY平面内运动，与预期相符合。由图还看出曲柄摇杆机构具有急回特性。无论在什么方向上，摆杆质心的坐标始终为正，说明摆杆在XY平面的第一象限内运动，并且摆角不超过180度。图4刚性摆杆质心速度曲线图5柔性摆杆质心速度曲线图6柔性摆杆质心速度曲线分析图4，图5，图6分析摆杆质心速度变化曲线。在Z方向上，刚性杆和柔性杆质心速度始终为0，可见机构在XY平面内运动。在X方向上，刚性杆质心初始速度为-57mm/s,而柔性杆在X方向上速度为0，由此可以看出，对于刚性杆，任一点的速度都可以用质心的速度来代替，而柔性杆则不可以。刚性杆运动时整个杆件同时运动，而柔性杆则是由一部分带动另一部分类似于波的传播过程。从图中看出，无论刚性还是弹性的摆杆，质心的速度均有正有负，说明摇杆是往复摆动，符合实际。在Y方向上,刚性摆杆质心初始速度为-33mm/s，而柔性杆初始速度为0，也说明了刚性构...