| 标题：基于Creo和ADAMS的空间摆环机构仿真与分析 | ||
| 基于Creo和ADAMS的空间摆环机构仿真与分析 摘 要：讨论了一种计算机辅助设计分析空间摆环机构的方法，运用Creo软件建模和ADAMS软件分析，得到了摆环机构主要构件的运动学和动力学周期性变化规律，对研究空间摆环机构，特别是收割机中的摆环机构具有参考意义。 关键词：ADAMS；Creo；摆环机构；收割机械；仿真分析 摆环机构作为一种空间机构，其可以实现平面机构很难或者根本无法实现的动作，具有非常优越的性能。作为一种运动转换部件，起着与曲柄连杆机构相同的作用，即将旋转运动转化为往复运动，与之不同的是，摆环机构可以实现旋转运动和往复运动在两个相互垂直的空间面上，有着较曲柄连杆机构结构紧凑、稳定、噪声小等优点，被广泛应用于需进行运动转换的机器设备中，尤其在农牧业机械中起着重要作用。空间摆环机构分析和设计比较复杂，计算机辅助技术为方便地分析和设计空间机构提供了可能，文章以收割机为例，对空间摆环机构的运动学和动力学进行研究。 1.空间摆环机构的构造及工作原理 如图1所示为空间摆环机构的结构原理图，主轴1铰接在机架F点上，摆环3铰接主轴O点上，且与主轴转动轴线成摆角α，摆叉2铰接在摆环3的A、B两点，摆叉轴铰接在机架的C点上，摆臂4与割刀5高副连接。 1.主轴；2.摆 ……（快文网http://www.fanwy.cn省略917字，正式会员可完整阅读）……
根据摆环机构在收割机中的应用情形，割刀在往复运动的行程中都受到了切割阻力，为研究方便假设作用在割刀上的阻力为定值1210N，阻力方向始终与割刀运行速度方向相反，阻力函数为：STEP((VZ(MARKER_2, cankaodian, cankaodian)) , 0, 1210 , 1, -1210 )，函数中MARKER_2为割刀上的一点，cankaodian为ground上的一定点。阻力与割刀速度关系如图3所示，由图可知割刀速度变化时，阻力方向也随之变化。仿真参数设置主轴转速400r/min，即2400°/s，运行时间0.5s，运行步数2000步。 图3 切割阻力与割刀速度关系 3.3 摆环机构的运动学分析 3.3.1 摆叉的运动学分析 主轴作为输入轴连续匀速旋转，摆叉作为输出轴往复摆动。摆叉的运动学变化规律如图4所示，由图可得摆叉摆角、角速度、角加速度变化周期均为T=0.15s。由摆叉摆角变化规律曲线(点画线所示)可得，主轴旋转一周，摆叉角度由0°到30°往复摆动；由摆叉角速度变化规律曲线(虚线所示)可得，摆叉的角速度在-644.4°/s到644.4°/s，即-11.2rad/s到11.2rad/s范围内变化；由摆叉角加度变化规律曲线(实线所示)可得，摆叉的角加速度在-25133.4°/s2到25133.4°/s2，即-438.4rad/s2到438.4rad/s2范围内变化。 图4 摆叉摆角、角速度、角加速度变化规律 3.3.2 割刀的运动学分析 以收割机上的空间摆环机构为例，摆叉通过摆臂与附属构件割刀高副连接。摆臂长度140mm，得到割刀的运动规律如图5所示。由位移曲线 (实线所示)得割刀行程为72.5mm；由速度曲线(点画线所示)得割刀速度在-1.57m/s和1.57m/s之间变化；由加速度曲线(虚线所示)得割刀加速度在-53.9m/s2和53.9m/s2之间变化。割刀位移、速度、加速度变化周期均为T=0.15s。 图5 割刀摆角、角速度、角加速度变化规律 3.4 摆环机构的动力学分析 3.41轴承对主轴的支反力变化规律 摆环机构的主轴作为动力输入的主要部件，研究主轴的受力变化情况尤为重要。如图6所示为主轴受力规律变化图，可得变化周期为T=0.15s，主轴在t=kT+T/4 ( k=0,1,2...)时刻受最大支反力，最大支反力Fx=0，Fy=409.6N，Fz=1100N。其中z轴方向支反力在t=kT+T/2( k=0,1,2...)时刻发生突变，原因是在t=kT+T/2( k=0,1,2...)时刻割刀的速度方向发生改变，割刀所受到的阻力方向也发生改变，从而引起支反力的突变。 图6 轴承对主轴支反力变化规律 3.42主轴扭矩和功率变化规律 在切割阻力作用下，可以测得主轴扭矩和功率的变化规律如图7所示，由图可知扭矩和功率具有周期波动的变化规律，其变化周期为T/2=0.075s。最大扭矩(虚线所示)和最大功率(实线所示)出现在t=kT+T/4 ( k=0,1,2...)时刻，分别为Tz=46.2Nm和P=1924.1Nm/s=1924.1W。 图7 主轴扭矩、功率变化规律 4总结 采用Creo软件对收割机上的空间摆环机构进行建模，利用ADAMS软件对其进行仿真和运动学分析，得到了摆叉及其附属构件割刀的摆角、速度、加速度周期性变化规律。利用ADAMS动力学分析，得到了摆环机构主轴所受支反力、扭矩和功率的周期性变化规律。以上分析对研究空间摆环机构，特别是收割机中的摆环机构具有参考意义。 参考文献 [1] 武志云，刘儒，唐蓉城. 摆环机构理论及应用浅析[J].机械设计，1996，No1：11-13 [2] 李宁，段国林，许红静. Pro/E与ADAMS之间的数据交换方式的研究[J].机械设计，2012，29(9)：36-40 [3] 赵红乔. 摆环机构的动力学仿真及有限元分析计[D/R].长沙：湖南大学，2010：20-33 [4] 李建平,刘俊峰,杨欣,等. 摆环机构特征造型及运动仿真[J].农机化研究，2008，6(6)：31-33 [5] 武志云,卢宜青,白振力. 收获机械中摆环机构理论分析[J].内蒙古工业大学学报，1997，16 (4)：50-53 [6] 吴雪梅,张富贵,吕敬堂,等. 收获机械中摆环 ……（未完，全文共4292字，当前只显示2385字，请阅读下面提示信息。收藏基于Creo和ADAMS的空间摆环机构仿真与分析） 上一篇：水利设施建设情况汇报 下一篇：**局领导班子党的群众路线教育实践活动征求意见建议汇总表 相关栏目：剖析整改 综合论文 |