| 標題：基于Creo和ADAMS的空間擺環(huán)機構仿真與分析 | ||
| 基于Creo和ADAMS的空間擺環(huán)機構仿真與分析 摘 要：討論了一種計算機輔助設計分析空間擺環(huán)機構的方法，運用Creo軟件建模和ADAMS軟件分析，得到了擺環(huán)機構主要構件的運動學和動力學周期性變化規(guī)律，對研究空間擺環(huán)機構，特別是收割機中的擺環(huán)機構具有參考意義。 關鍵詞：ADAMS；Creo；擺環(huán)機構；收割機械；仿真分析 擺環(huán)機構作為一種空間機構，其可以實現(xiàn)平面機構很難或者根本無法實現(xiàn)的動作，具有非常優(yōu)越的性能。作為一種運動轉換部件，起著與曲柄連桿機構相同的作用，即將旋轉運動轉化為往復運動，與之不同的是，擺環(huán)機構可以實現(xiàn)旋轉運動和往復運動在兩個相互垂直的空間面上，有著較曲柄連桿機構結構緊湊、穩(wěn)定、噪聲小等優(yōu)點，被廣泛應用于需進行運動轉換的機器設備中，尤其在農牧業(yè)機械中起著重要作用�？臻g擺環(huán)機構分析和設計比較復雜，計算機輔助技術為方便地分析和設計空間機構提供了可能，文章以收割機為例，對空間擺環(huán)機構的運動學和動力學進行研究。 1.空間擺環(huán)機構的構造及工作原理 如圖1所示為空間擺環(huán)機構的結構原理圖，主軸1鉸接在機架F點上，擺環(huán)3鉸接主軸O點上，且與主軸轉動軸線成擺角α，擺叉2鉸接在擺環(huán)3的A、B兩點，擺叉軸鉸接在機架的C點上，擺臂4與割刀5高副連接。 1.主軸；2.擺 ……（快文網http://www.hancun.net省略917字，正式會員可完整閱讀）……
根據擺環(huán)機構在收割機中的應用情形，割刀在往復運動的行程中都受到了切割阻力，為研究方便假設作用在割刀上的阻力為定值1210N，阻力方向始終與割刀運行速度方向相反，阻力函數為：STEP((VZ(MARKER_2, cankaodian, cankaodian)) , 0, 1210 , 1, -1210 )，函數中MARKER_2為割刀上的一點，cankaodian為ground上的一定點。阻力與割刀速度關系如圖3所示，由圖可知割刀速度變化時，阻力方向也隨之變化。仿真參數設置主軸轉速400r/min，即2400°/s，運行時間0.5s，運行步數2000步。 圖3 切割阻力與割刀速度關系 3.3 擺環(huán)機構的運動學分析 3.3.1 擺叉的運動學分析 主軸作為輸入軸連續(xù)勻速旋轉，擺叉作為輸出軸往復擺動。擺叉的運動學變化規(guī)律如圖4所示，由圖可得擺叉擺角、角速度、角加速度變化周期均為T=0.15s。由擺叉擺角變化規(guī)律曲線(點畫線所示)可得，主軸旋轉一周，擺叉角度由0°到30°往復擺動；由擺叉角速度變化規(guī)律曲線(虛線所示)可得，擺叉的角速度在-644.4°/s到644.4°/s，即-11.2rad/s到11.2rad/s范圍內變化；由擺叉角加度變化規(guī)律曲線(實線所示)可得，擺叉的角加速度在-25133.4°/s2到25133.4°/s2，即-438.4rad/s2到438.4rad/s2范圍內變化。 圖4 擺叉擺角、角速度、角加速度變化規(guī)律 3.3.2 割刀的運動學分析 以收割機上的空間擺環(huán)機構為例，擺叉通過擺臂與附屬構件割刀高副連接。擺臂長度140mm，得到割刀的運動規(guī)律如圖5所示。由位移曲線 (實線所示)得割刀行程為72.5mm；由速度曲線(點畫線所示)得割刀速度在-1.57m/s和1.57m/s之間變化；由加速度曲線(虛線所示)得割刀加速度在-53.9m/s2和53.9m/s2之間變化。割刀位移、速度、加速度變化周期均為T=0.15s。 圖5 割刀擺角、角速度、角加速度變化規(guī)律 3.4 擺環(huán)機構的動力學分析 3.41軸承對主軸的支反力變化規(guī)律 擺環(huán)機構的主軸作為動力輸入的主要部件，研究主軸的受力變化情況尤為重要。如圖6所示為主軸受力規(guī)律變化圖，可得變化周期為T=0.15s，主軸在t=kT+T/4 ( k=0,1,2...)時刻受最大支反力，最大支反力Fx=0，F(xiàn)y=409.6N，F(xiàn)z=1100N。其中z軸方向支反力在t=kT+T/2( k=0,1,2...)時刻發(fā)生突變，原因是在t=kT+T/2( k=0,1,2...)時刻割刀的速度方向發(fā)生改變，割刀所受到的阻力方向也發(fā)生改變，從而引起支反力的突變。 圖6 軸承對主軸支反力變化規(guī)律 3.42主軸扭矩和功率變化規(guī)律 在切割阻力作用下，可以測得主軸扭矩和功率的變化規(guī)律如圖7所示，由圖可知扭矩和功率具有周期波動的變化規(guī)律，其變化周期為T/2=0.075s。最大扭矩(虛線所示)和最大功率(實線所示)出現(xiàn)在t=kT+T/4 ( k=0,1,2...)時刻，分別為Tz=46.2Nm和P=1924.1Nm/s=1924.1W。 圖7 主軸扭矩、功率變化規(guī)律 4總結 采用Creo軟件對收割機上的空間擺環(huán)機構進行建模，利用ADAMS軟件對其進行仿真和運動學分析，得到了擺叉及其附屬構件割刀的擺角、速度、加速度周期性變化規(guī)律。利用ADAMS動力學分析，得到了擺環(huán)機構主軸所受支反力、扭矩和功率的周期性變化規(guī)律。以上分析對研究空間擺環(huán)機構，特別是收割機中的擺環(huán)機構具有參考意義。 參考文獻 [1] 武志云，劉儒，唐蓉城. 擺環(huán)機構理論及應用淺析[J].機械設計，1996，No1：11-13 [2] 李寧，段國林，許紅靜. Pro/E與ADAMS之間的數據交換方式的研究[J].機械設計，2012，29(9)：36-40 [3] 趙紅喬. 擺環(huán)機構的動力學仿真及有限元分析計[D/R].長沙：湖南大學，2010：20-33 [4] 李建平,劉俊峰,楊欣,等. 擺環(huán)機構特征造型及運動仿真[J].農機化研究，2008，6(6)：31-33 [5] 武志云,盧宜青,白振力. 收獲機械中擺環(huán)機構理論分析[J].內蒙古工業(yè)大學學報，1997，16 (4)：50-53 [6] 吳雪梅,張富貴,呂敬堂,等. 收獲機械中擺環(huán) ……（未完，全文共4292字，當前只顯示2385字，請閱讀下面提示信息。收藏基于Creo和ADAMS的空間擺環(huán)機構仿真與分析） 上一篇：水利設施建設情況匯報 下一篇：**局領導班子黨的群眾路線教育實踐活動征求意見建議匯總表 相關欄目：剖析整改 綜合論文 |