曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真

《曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真（28頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)院 汽車與交通學(xué)院 專業(yè) 車輛工程 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 課程設(shè)計(jì)題目 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真（1缸） 要求： 1 ?掌握應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行三維建模的能力，模型建立要正確。 2. 掌握應(yīng)用ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的能力，運(yùn)動(dòng)副及約束的添加要正確， 仿真結(jié)果要合理 3. 對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行分析及說(shuō)明。 4. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容和格式要符合相關(guān)管理文件規(guī)定。 任務(wù)：應(yīng)用CATIA軟件完成曲柄連桿機(jī)構(gòu)建模，利用ADAMS軟件完成曲柄連 桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 工作計(jì)劃：應(yīng)用CATIA軟件作為設(shè)

2、計(jì)工具，完成曲柄連桿機(jī)構(gòu)的建模，并利用 ADAM進(jìn)行曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。要求正確完成曲柄連桿機(jī)構(gòu)的建模，并將 模型導(dǎo)入到ADAM中完成運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行必要的說(shuō)明。 進(jìn)度安排： 1、 理解題目要求，查閱資料，學(xué)習(xí)軟件，確定設(shè)計(jì)方案 1天 2、 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的實(shí)體建模4天 3、 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真3天 4、 說(shuō)明書撰寫1天 5、 答辯1天 指導(dǎo)教師： 201 年 月曰 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 201 年 月曰 學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)： 201 年 月曰 1緒論 錯(cuò)誤！未定義書簽。 1.1 CATIAV5軟件介紹 錯(cuò)誤！未定義書簽。 1.2 ADAM軟件介紹 錯(cuò)誤

3、！未定義書簽。 1.3 SMDESIGNE嗽件介紹 錯(cuò)誤！未定義書簽。 1.4本次課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及目的 錯(cuò)誤！未定義書簽。 2曲柄連桿機(jī)構(gòu)的建模 錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.1活塞的建模 錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.2活塞銷的建模 錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.3連桿的建模 錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.4曲軸的建模 錯(cuò)誤！未定義書簽。 2.5汽缸體的建模 錯(cuò)誤！未定義書簽。 3曲柄連桿機(jī)構(gòu)的裝配 錯(cuò)誤！未定義書簽。 3.1將各部件導(dǎo)入CATIA裝配模塊并利用約束命令確定位置關(guān)系 錯(cuò)誤！未定義書簽 4 曲柄連桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)入ADAMS 錯(cuò)誤！未定義書簽。 4.1

4、曲柄連桿機(jī)構(gòu)各個(gè)零部件之間運(yùn)動(dòng)副分析 錯(cuò)誤！未定義書簽。 4.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)各個(gè)零部件之間運(yùn)動(dòng)副建立 錯(cuò)誤！未定義書簽。 4.3曲柄連桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)入 ADAMS 錯(cuò)誤！未定義書簽。 5曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 錯(cuò)誤！未定義書簽。 結(jié)束語(yǔ) 錯(cuò)誤！未定義書簽。 參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤！未定義書簽。 II 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 CATIA V5軟件介紹 CATIA V5( Computer-graphics Aided Three-dime nsio nal In teractive Applicatio n)是法 國(guó)Dassault公司于1975年開發(fā)的一

5、套完整的 3D CAD/CAM/CAE 一體化軟件。它的內(nèi) 容涵蓋了產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、三維建模、分析計(jì)算、動(dòng)態(tài)模擬與仿真、工程圖的 生成、生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過(guò)程，其中還包括了大量的電纜和管道布線、各種模具設(shè)計(jì) 與分析、人機(jī)交換等實(shí)用模塊。CATIA V5不但能保證企業(yè)內(nèi)部設(shè)計(jì)部門之間的協(xié)同設(shè) 計(jì)功能而且還可以提供企業(yè)整個(gè)集成的設(shè)計(jì)流程和端對(duì)端的解決方案。 CATIA V5大量 應(yīng)用于航空航天、汽車及摩托車行業(yè)、機(jī)械、電子、家電與 3C產(chǎn)業(yè)、NC加工等領(lǐng)域。 由于其功能的強(qiáng)大而完美，CATIA V5已經(jīng)成為三維CAD/CAM領(lǐng)域的一面旗幟和 爭(zhēng)相遵從的標(biāo)準(zhǔn)，特別是在航空航天、汽車及摩托

6、車領(lǐng)域。法國(guó)的幻影 2000系列戰(zhàn)斗 機(jī)就是使用CATIA V5進(jìn)行設(shè)計(jì)的一個(gè)典范；波音 777客機(jī)則使用CATIA V5實(shí)現(xiàn)了無(wú) 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。另外，CATIA V5還用于制造米其林輪胎、伊萊克斯電冰箱和洗衣機(jī)、 3M公 司的粘合劑等。CATIA V5不僅給用戶提供了詳細(xì)的解決方案，而且具有先進(jìn)的開發(fā)性、 集成性及靈活性。 CATIA V5的主要功能有：三維幾何圖形設(shè)計(jì)、二維工程藍(lán)圖繪制、復(fù)雜空間曲面 設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、三維計(jì)算機(jī)輔助加工制造、加工軌跡模擬、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析、標(biāo)準(zhǔn)零 件管理。 1.2 ADAMS軟件介紹 ADAMS 即機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析 (Automatic Dynam

7、ic Analysis of Mechanical Systems，該軟件是美國(guó) MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟 件。目前，ADAMS己經(jīng)被全世界各行各業(yè)的數(shù)百家主要制造商采用。根據(jù) 1999年機(jī) 械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析軟件國(guó)際市場(chǎng)份額的統(tǒng)計(jì)資料，ADAM軟件銷售總額近八千萬(wàn)美元、 占據(jù)了 51%的份額。 ADAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫(kù)、約束庫(kù)、力庫(kù)，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī) 械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格郎日方程方法，建立系 統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、 加速度和

8、反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、 碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。 ADAMS 一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛 擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開發(fā)工具， 其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機(jī)分析的 二次開發(fā)工具平臺(tái)。ADAMS軟件有兩種操作系統(tǒng)的版本：UNIX版和Windows NT/2000 版。 1.3 SimDesig ner 軟件介紹 SimDesigner for CATIA V5系列產(chǎn)品是構(gòu)建于 CAA V5 的 體系

9、結(jié)構(gòu)上，并與 Dassault Systemes公司達(dá)成密切合作伙伴關(guān)系而開發(fā)。 Simdesigner使CATIA用戶能夠以集成和可擴(kuò)展的方式獲取 MSC.Software公司仿真 工具和技術(shù)，從而在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中減少設(shè)計(jì)和物理試驗(yàn)的成本。 SimDesigner for CATIA V5產(chǎn)品家族由創(chuàng)成式（Generativ^產(chǎn)品系列、接口類產(chǎn)品 系列、垂直應(yīng)用產(chǎn)品系列和針對(duì)特定學(xué)科的配置組成。 SimDesigner創(chuàng)成式產(chǎn)品系列將MSC.Software仿真解決方案無(wú)縫集成到CAD環(huán)境 中，側(cè)重于對(duì)產(chǎn)品。 進(jìn)行多學(xué)科綜合的特性評(píng)估，例如結(jié)構(gòu)線性、動(dòng)力學(xué)、熱、結(jié)構(gòu)非線性 等。S

10、imDesigner接口類產(chǎn)品系列在CATIA環(huán)境與客戶所擁有的獨(dú)立的 VPD產(chǎn)品之間 提供了無(wú)縫的雙向鏈接。SimDesigner垂直應(yīng)用類產(chǎn)品可以在 CATIA V5環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn) 品評(píng)估及流程知識(shí)的捕獲、存儲(chǔ)和重新利用，這些知識(shí)涉及產(chǎn)品制造、測(cè)試和驗(yàn)證等各 個(gè)方面。 SimDesigner當(dāng)前提供了三個(gè)產(chǎn)品配置，為解決特定類型的相關(guān)問(wèn)題提供了一組分 析產(chǎn)品。 1.4 本次課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及目的 本次課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：利用 CATIA軟件中的零件設(shè)計(jì)模塊對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的所 有零件進(jìn)行建模，然后利用軟件的裝配模塊把曲柄連桿機(jī)構(gòu)的所有組成零件按照一定的 位置關(guān)系進(jìn)行裝配，最后利用 AD

11、AMS軟件對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和分析。 本次課程設(shè)計(jì)的主要目的：通過(guò)完成以上的內(nèi)容，對(duì) CATIA軟件零件設(shè)計(jì)模塊、 裝配模塊和ADAMS軟件運(yùn)動(dòng)仿真及分析的應(yīng)用有了更加深入的了解， 對(duì)軟件的操作更 加熟練，最終達(dá)到熟練掌握這門軟件的目的。 2曲柄連桿機(jī)構(gòu)的建模 2.1 活塞的建模 活塞直徑76mm,高61mm，裙部厚度3mm,活塞頂部厚20mm,活塞銷孔直徑18mm, 活塞銷孔中心到活塞頂部距離28.5mm,繪制活塞三維圖步驟如下： (1) 打開CATIA---開始---機(jī)械設(shè)計(jì)---零件設(shè)計(jì)，進(jìn)入繪制活塞的工作模塊(如圖2.1), 點(diǎn)擊平面圖標(biāo) 并選XOY平面，將XO

12、Y平面平移400mm。 圖2.1零件設(shè)計(jì)模塊 (2) 點(diǎn)擊草圖圖標(biāo) 創(chuàng)并選平移后的平面，進(jìn)入草圖繪制模塊，點(diǎn)擊畫圓圖標(biāo) ◎建 圓，圓心坐標(biāo)為(0,0)，半徑為38mm。 (3) 點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo) 國(guó)退出草圖，點(diǎn)擊凸臺(tái)圖標(biāo) ★進(jìn)行拉伸，拉伸61mm。 ⑷ 選擇下底面并點(diǎn)擊草圖圖標(biāo)虱進(jìn)入草圖，點(diǎn)擊畫圓圖標(biāo) 期 建圓，圓心(0,0), 半徑35mm,點(diǎn)擊直線圖標(biāo) 做一條過(guò)圓心的直線，再點(diǎn)擊平移圖標(biāo) I〒，將直線向 兩側(cè)各平移15mm。 丿 夕I (5)點(diǎn)擊斷開圖標(biāo) ▼，將圓與兩條評(píng)議后的平行直線斷開，點(diǎn)擊快速修剪圖標(biāo) 「 將多余部分修剪掉(如圖2.2) 圖2.2繪制凹槽

13、輪廓 ⑹點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo)…退出草圖，點(diǎn)擊凹槽圖標(biāo) ◎打凹槽，深度51mm。 (7) 點(diǎn)擊草圖圖標(biāo) 、并選XOZ平面進(jìn)入草圖，點(diǎn)擊畫圓圖標(biāo) -以(0，371.5)為圓 心，半徑9mm建圓。 (8) 點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo) 退出草圖，點(diǎn)擊凹槽圖標(biāo) ”，選中鏡像范圍，向兩 邊各拉伸38mm(如圖2.3)。 探度： 選擇：草裁斗 第一^制 類型： ZI厚 反轉(zhuǎn)述］ 」強(qiáng)像矩圍 反轉(zhuǎn)方向」 限制： 輪廓曲両 尺寸 3&nni > 4 圍E i I 丄涓定I J職洎I 5 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) # 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 圖

14、2.3打活塞銷孔 # 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 2.2 活塞銷的建模 活塞銷直徑18mm,長(zhǎng)度73mm,繪制活塞銷三維圖步驟如下： (1) 打開CATIA---開始---機(jī)械設(shè)計(jì)---零件設(shè)計(jì)，進(jìn)入繪制活塞銷的工作模塊，點(diǎn)擊 平面圖標(biāo) 并選XOZ平面，將XOZ平面平移-200mm。 ⑵ 點(diǎn)擊草圖圖標(biāo) 竺并選平移后的平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點(diǎn)擊畫圓圖標(biāo) 二，以 (0,0)為圓心，半徑9mm建圓。 ⑶點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo) ：退出草圖，點(diǎn)擊凸臺(tái)圖標(biāo) ▼拉伸73mm成圓柱體(如圖 2.4）。 圖2.4拉伸活塞銷 2.3 連桿的建模 連桿小頭的內(nèi)徑18mm，外徑27mm，

15、厚28mm，連桿大頭內(nèi)徑43mm，外徑56mm， 厚32mm，大頭中心與小頭中心距離150mm，桿身厚10mm，繪制連桿三維圖步驟如下： (1) 打開CATIA---開始---機(jī)械設(shè)計(jì)---零件設(shè)計(jì)，進(jìn)入繪制連桿的工作模塊。 凰 OI (2) 點(diǎn)擊草圖圖標(biāo) ▼并選XOZ平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點(diǎn)擊畫圓圖標(biāo) "，以(0,0) 為圓心，做兩個(gè)同心圓，半徑分別為9mm，13.5mm，點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo) 退出草圖， 點(diǎn)擊凸臺(tái)圖標(biāo) ?，選中鏡像范圍，向兩邊各拉伸14mm。 (3) 點(diǎn)擊草圖圖標(biāo) 竺并選平移后的平面進(jìn)入草圖繪制模塊， 點(diǎn)擊畫圓圖標(biāo),以 rh (0,-150)為圓心，做兩個(gè)同

16、心圓，半徑分別為21.5mm, 28mm點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo) ?退 出草圖，點(diǎn)擊凸臺(tái)圖標(biāo) ”，選中鏡像范圍，向兩邊各拉伸16mm。 (4) 點(diǎn)擊草圖圖標(biāo) 耳并選XOY平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點(diǎn)擊投影3D元素圖標(biāo) 呂 將兩同心圓柱體的輪廓線投影在 XOY平面，點(diǎn)擊雙切線圖標(biāo) “十做直徑為18mm和 43mm圓的切線，然后點(diǎn)擊斷開圖標(biāo) 亍將直徑為27mm與56mm兩圓和兩條切線在交 點(diǎn)處斷開，點(diǎn)擊快速修剪圖標(biāo) 夕〒將多余部分修剪掉。 (5) 點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo)…退出草圖，點(diǎn)擊凸臺(tái)圖標(biāo) ▼，選中鏡像范圍，向兩邊 各拉伸5mm(如圖2.5) 圖2.5鏡像拉伸連桿體 2.4 曲軸的建模 曲

17、軸直徑41mm，長(zhǎng)28mm，曲拐長(zhǎng)128mm，寬66mm，厚20mm，兩曲拐間的距 離為34mm，飛輪直徑80mm，厚4mm，繪制曲軸三維圖如下： (1) 打開CATIA---開始---機(jī)械設(shè)計(jì)---零件設(shè)計(jì)，進(jìn)入繪制曲軸的工作模塊，點(diǎn)擊 平面圖標(biāo) 并選XOZ平面，將XOZ平面平移200mm。 (2) 點(diǎn)擊草圖圖標(biāo)邑?并選平移后的平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點(diǎn)擊畫圓圖標(biāo) , 以(0,0)為圓心，半徑為20.5mm建圓。 (3) 點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo) 國(guó)退出草圖，點(diǎn)擊凸臺(tái)圖標(biāo) ?拉伸28mm。 ⑷ 選擇圓柱體的一個(gè)底面并點(diǎn)擊草圖圖標(biāo) R進(jìn)入草圖，點(diǎn)擊畫圓圖標(biāo) ?，分別 以(0,0)和(0,

18、62)為圓心，33mm為半徑建圓，點(diǎn)擊雙切線圖標(biāo) /故兩圓的外切線，點(diǎn)擊 斷開圖標(biāo)超將相切圓和相切直線在切點(diǎn)處斷開，點(diǎn)擊快速修剪圖標(biāo)’”將多余的線修剪 掉(如圖2.6) 圖2.6 曲拐草圖 (5)點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo) ：退出草圖，點(diǎn)擊凸臺(tái)圖標(biāo) ?拉伸20mm,選曲拐的另 感 (*) I 一平面并點(diǎn)擊草圖圖標(biāo) t進(jìn)入草圖，點(diǎn)擊畫圓圖標(biāo) *，以(0,62)為圓心，半徑為28mm 建圓。 ⑹點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo)…退出草圖，點(diǎn)擊凸臺(tái)圖標(biāo) f拉伸17mm，點(diǎn)擊鏡像圖 標(biāo)選中半徑為28mm圓柱體的另一個(gè)面做全部實(shí)體的鏡像(如圖2.7) 定乂続俾 鎮(zhèn)像元素： 凸臺(tái),3畫.1 ■^

19、定|丄脈消 要鏡像前對(duì)象：—汀實(shí)任 圖2.7鏡像曲軸 2.5 汽缸體的建模 汽缸體長(zhǎng)100mm,寬100mm,高362mm,曲軸中心到汽缸體上表面距離 262mm, 氣缸深度125.5mm，繪制汽缸體的三維圖如下： (1) 打開CATIA---開始---機(jī)械設(shè)計(jì)---零件設(shè)計(jì)，進(jìn)入繪制汽缸體的工作模塊，點(diǎn)擊 平面圖標(biāo) 并選XOY平面，將XOY平面平移1000mm。 (2) 點(diǎn)擊草圖圖標(biāo) ?并選平移后的平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點(diǎn)擊居中矩形圖標(biāo) ?，繪制以(0,0)為中心，邊長(zhǎng)為100mm的正方形。 (3) 點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo)…退出草圖，點(diǎn)擊凸臺(tái)圖標(biāo) ”拉伸362mm，選擇下底

20、面 nA 0 并點(diǎn)擊草圖圖標(biāo) j進(jìn)入草圖，點(diǎn)擊畫圓圖標(biāo) 匸于以(0,0)為圓心，半徑38mm建圓，點(diǎn) 擊退出工作臺(tái)圖標(biāo) T退出草圖，點(diǎn)擊凹槽圖標(biāo) "，凹槽深度342mm,點(diǎn)擊草圖圖標(biāo) 感 (*) I i并選XOZ平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點(diǎn)擊畫圓圖標(biāo) 7 以(0,738)為圓心，半徑20.5mm 建圓，點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo) 凸退出草圖，點(diǎn)擊凹槽圖標(biāo)旦選擇鏡像范圍，凹槽深度 向兩側(cè)各50mm,點(diǎn)擊草圖圖標(biāo) ■并選YOZ平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點(diǎn)擊投影 3D元 素圖標(biāo)”將長(zhǎng)方體的四個(gè)邊投影在 yoz平面上，點(diǎn)擊平移圖標(biāo)點(diǎn)擊平移圖標(biāo) I將上 表面投影的直線向下平移145.5mm,將兩側(cè)面投影的直

21、線分別向中間平移 12mm,點(diǎn)擊 斷開圖標(biāo)整將平移后所得的直線在交點(diǎn)處斷開，點(diǎn)擊快速修剪圖標(biāo)「”將多余的線修剪 掉，點(diǎn)擊退出工作臺(tái)圖標(biāo) 凸退出草圖，點(diǎn)擊凹槽圖標(biāo)虱選擇鏡像范圍，凹槽深度向 兩側(cè)各50mm（如圖2.8） 尺寸 □厚 E制 定義凹槽 史mtn 沒(méi)有選擇 選擇：草圖- 更事"」 ；備定| d取消1 | 第一限制 類型： 」畫橡范圍 反轉(zhuǎn)方向 限制： 輪廓■曲面 圖2.8繪制汽缸體 10 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 3曲柄連桿機(jī)構(gòu)的裝配 3.1 將各部件導(dǎo)入CATIA裝配模塊并利用約束命令確定位置關(guān)系 (1) 打開CATIA---開

22、始---機(jī)械設(shè)計(jì)---裝配設(shè)計(jì)，進(jìn)入裝配設(shè)計(jì)模塊(如圖3.1) ■ 5■- [Pr-5Ktlj Applications 丑垢曰旳呻乃怕M文博解弭應(yīng)國(guó)■&>-.工貝対折宦口程時(shí) 觀.遍帥.<倉(cāng)r<帚闞宙畫 11 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) # 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) Q7知令務(wù)”喘鰻翠牡手中令翌魚去田包酸因莎 圖3.1裝配設(shè)計(jì)模塊 ，出現(xiàn) (2) 點(diǎn)擊現(xiàn)有部件圖標(biāo) 再點(diǎn)擊裝配零件設(shè)計(jì)頁(yè)面左邊的 選擇文件對(duì)話框(如圖3.2)。 圖3.2文件選擇對(duì)話框  （3）依次點(diǎn)擊活塞，連桿，活塞銷，曲軸，汽缸體調(diào)出在 CATIA零件設(shè)計(jì)中所有曲 柄連桿

23、機(jī)構(gòu)的零部件（如圖3.3）。 ^^productl .7晟 htiosal (huosai.l] .-iH3?liLiosaixido (huosaixiao.l) l lidng^n (lidiigdn.l) ~ /qiganqtl (qijdiigti.l) i qu^houfellurizu (qu4Kxifeilunzu. 1) LApplk：atbns 1 （4）點(diǎn)擊相合約束 ，再點(diǎn)擊連桿小頭軸線和活塞銷軸線，將活塞銷和連桿小頭 軸向定位（如圖3.4）。 圖3.4活塞銷和連桿小頭軸向定位 ⑸點(diǎn)擊操作圖標(biāo) :：，將活塞銷插入到連桿小頭襯套內(nèi)（如圖3.5）。

24、 圖3.5活塞銷插入到連桿小頭襯套內(nèi) ⑹ 點(diǎn)擊操作圖標(biāo) -，將活塞移動(dòng)到和活塞銷，連桿小頭差不多的軸線位置，點(diǎn) 擊相合約束宀，再點(diǎn)擊活塞銷孔軸線和活塞銷軸線，將活塞銷和活塞銷孔軸向定位， 點(diǎn)擊操作圖標(biāo) -，將活塞銷和連桿小頭插入活塞銷孔內(nèi) （如圖3.6）o 圖3.6活塞移動(dòng)到適當(dāng)位置 (7)點(diǎn)擊接觸約束圖標(biāo) ，選擇連桿大頭和曲軸，選擇曲面接觸，點(diǎn)擊操作圖標(biāo) -，將活塞，活塞銷，連桿，曲軸裝配起來(lái)(如圖3.7)。 圖3.7活塞、活塞銷、連桿、曲軸接觸約束 16 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) # 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) (8)點(diǎn)擊相合約束?，再點(diǎn)擊活

25、塞和汽缸體軸線，將活塞和汽缸體軸向定位，點(diǎn) 擊接觸約束圖標(biāo)塚，選擇曲軸和汽缸體上曲軸孔，選擇曲面接觸，點(diǎn)擊操作圖標(biāo) ,， 選沿丫軸拖動(dòng)，將汽缸體，活塞，活塞銷，連桿，曲軸飛輪組裝配成整體 圖3.8汽缸體、活塞、活塞銷、連桿、曲軸裝配成整體 (如圖3.8)。 4 曲柄連桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)入 ADAMS 4.1曲柄連桿機(jī)構(gòu)各個(gè)零部件之間運(yùn)動(dòng)副分析 點(diǎn)擊桌面上 SD圖標(biāo) ，進(jìn)入到仿真運(yùn)動(dòng)平臺(tái)分析，開始---數(shù)字模型---SD Motion WOrkbench,點(diǎn)擊文件---打開，導(dǎo)入裝配零件(如圖4.1) 圖4.1仿真運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 任何一個(gè)機(jī)械要實(shí)現(xiàn)當(dāng)初預(yù)設(shè)的運(yùn)動(dòng)，都需要在各個(gè)零部件

26、之間建立各種運(yùn)動(dòng)副， 分析部分汽缸體模型，機(jī)架應(yīng)該選擇在汽缸體上，因?yàn)樗歉鱾€(gè)零部件裝配的基體組， 各個(gè)零件都通過(guò)汽缸體的承載來(lái)實(shí)現(xiàn)相互之間的運(yùn)動(dòng)。 曲軸和汽缸體之間應(yīng)該采用旋轉(zhuǎn) 副，因?yàn)樗鼈冎g是軸承和孔之間的配合，所以曲軸和連桿大頭之間也應(yīng)該采用旋轉(zhuǎn)副。 活塞銷采用全浮式支撐，這樣活塞銷不僅可以在連桿小頭內(nèi)運(yùn)動(dòng)，還可以在活塞銷孔內(nèi) 運(yùn)動(dòng)，使活塞銷磨損均勻。活塞和汽缸壁之間應(yīng)該采用移動(dòng)副，這樣才可以使活塞在汽 缸壁內(nèi)運(yùn)動(dòng)。 4.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)各個(gè)零部件之間運(yùn)動(dòng)副建立 (1) 點(diǎn)擊 Insert a revolute joint 圖標(biāo) *，在 Definition 中，F(xiàn)irst Co

27、mponent選擇曲 軸，Seco nd Compo nent選擇汽缸體，然后點(diǎn)擊曲軸的一端作為 Location。再點(diǎn)擊曲軸的 軸線，作為 Axis Direction。在 Motion 中，Motion Type 選擇速度(Velocity), Constant Value 中輸入轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)每分，點(diǎn)擊確定(如圖4.2)。 圖4.2建立曲軸和汽缸體之間的旋轉(zhuǎn)副 ⑵依次點(diǎn)擊曲軸和連桿大頭，在曲軸和連桿大頭結(jié)合處選擇約束添加的位置，再 選擇旋轉(zhuǎn)中心線。 (3)依次點(diǎn)擊連桿小頭和活塞銷，在連桿小頭和活塞銷結(jié)合處選擇約束添加的位置, 再選擇旋轉(zhuǎn)中心線。 ⑷依次點(diǎn)擊活塞銷和活塞，

28、在活塞銷和活塞結(jié)合處選擇約束添加的位置，再選擇 旋轉(zhuǎn)中心線。 (5)點(diǎn)擊Define a ground part圖標(biāo) ，將汽缸體定義為機(jī)架，固定在大地上 點(diǎn)擊 Insert a translational joint圖標(biāo) ，在 Definition 中, First Comp onent 選擇 汽缸體，Second Component選擇活塞，然后點(diǎn)擊活塞的一端作為 Location。再點(diǎn)擊活塞 的軸線，作為 Axis Direction，點(diǎn)擊確定。 (7) 點(diǎn)擊Simulate the current motion model圖標(biāo) "，運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)間0.1s，仿真的 步數(shù)1

29、00，點(diǎn)擊Start,等計(jì)算結(jié)束后，關(guān)閉對(duì)話框(如圖4.3)。 (8) 點(diǎn)擊Play SOM results圖標(biāo) ，點(diǎn)擊開始按鈕，開始運(yùn)動(dòng)仿真，仿真運(yùn)動(dòng)結(jié)束, 檢查無(wú)誤后，保存文件。 圖4.3 Simulate 中設(shè)置仿真參數(shù) (9) 點(diǎn)擊 Export the current motion model 圖標(biāo) 菜單 Motion Model Export 中選 擇 With Geometry，Results Export中選擇All，點(diǎn)擊確定。保存文件為*.cmd格式，并且 保存在全英文目錄文件夾下。 4.3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)入ADAMS (1)點(diǎn)擊桌面上ADAMS快捷

30、方式圖標(biāo)’心3，在開始出現(xiàn)菜單中的Start in目錄選 擇到保存*.cmd文件目錄文件夾下，點(diǎn)擊 0K。 (2) 選擇File---import，在File To Read的右邊框里右鍵，選擇 Browse，選擇保存的 *cmd文件，點(diǎn)打開，再點(diǎn)0K(如圖4.4)，文件被成功導(dǎo)入。 圖4.4文件導(dǎo)入對(duì)話框 19 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 5曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 圖5.1 ADAMS仿真界面 (2)點(diǎn)擊運(yùn)行圖標(biāo) ，運(yùn)行運(yùn)動(dòng)仿真，設(shè)定運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)間 0.1，步數(shù)50，模擬曲 柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程(如圖5.2) 圖5.2仿真參數(shù)的設(shè)置 20 沈陽(yáng)理工大

31、學(xué)課程設(shè)計(jì) # 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) (3) 右鍵選擇活塞，點(diǎn)擊 Measure命令，Characteristic中選擇CM position，即活塞 的中心點(diǎn)的位移，Component中選擇Z軸，點(diǎn)擊0K，出現(xiàn)活塞關(guān)于Z軸方向上的位移 曲線(如圖5.3) 圖5.3活塞關(guān)于Z軸上的位移曲線 (4)同上步，Characteristic中選擇CM velocity，即活塞的中心點(diǎn)的速度，點(diǎn)擊 0K， 出現(xiàn)活塞關(guān)于Z軸上的速度曲線(如圖5.4)。 -(75000^- fi.O 175C0C 圖5.4活塞關(guān)于Z軸上的速度曲線 (5)同上步，

32、Characteristic中選擇 CM acceleration,即活塞的中心點(diǎn)的加速度，點(diǎn)  擊0K，出現(xiàn)活塞關(guān)于Z軸上的加速度曲線（如圖5.5） 圖5.5活塞關(guān)于Z軸上的加速度曲線 ⑹點(diǎn)擊Plotting圖標(biāo) 一，進(jìn)入 ADAMS/Post Processor程序，在 Measure列表中 選擇 Part1_MEA_1，點(diǎn)擊 Add Curves按鈕，再選擇 Part1_MEA_2 和 Part1_MEA_3，點(diǎn) 擊Add Curves按鈕，得到活塞關(guān)于Z軸的位移-速度-加速度曲線（如圖5.6）?；钊\(yùn)動(dòng)的 速度是一條正弦曲線，符合活塞運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況，活塞的節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

33、圖像也是正弦曲線 H > 處 A 比 呂畫 如亦y Ewaun白Eft： W#> Rau1-la_L li： - Eitl_L_MHA_l 22 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) Add DjvuToCijnenl Pio CkdrPbol In-depercfeni Ams: IXL 」 Xl ) Bmi l m W Saw&t MeiMwet ? Alff ■ 圖5.6活塞關(guān)于Z軸的位移-速度-加速度曲線 ⑺ 右鍵選擇曲軸，點(diǎn)擊 Measure命令，Characteristic中選擇CM position，即曲軸的中心點(diǎn)的位移，Component中選擇Z軸

34、，點(diǎn)擊OK，出現(xiàn)曲軸關(guān)于Z軸方向上的位移 曲線(如圖5.7)。 圖5.7曲軸關(guān)于Z軸上的位移曲線 (8)同上步，Characteristic中選擇CM velocity，即曲軸的中心點(diǎn)的速度，點(diǎn)擊 OK， 出現(xiàn)曲軸關(guān)于Z軸上的速度曲線(如圖5.8)。 圖5.8曲軸關(guān)于Z軸上的速度曲線 同上步，Characteristic中選擇CM acceleration,即活塞的中心點(diǎn)的加速度，點(diǎn) 23 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 擊OK，出現(xiàn)活塞關(guān)于Z軸上的加速度曲線（如圖5.9） 圖5.9曲軸關(guān)于Z軸上的加速度曲線 24 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)

35、 # 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) (10)點(diǎn)擊Plotting圖標(biāo) ，進(jìn)入 ADAMS/Post Processor程序，在 Measure列表 中選擇 Part1_MEA_1，點(diǎn)擊 Add Curves 按鈕，再選擇 Part1_MEA_2 和 Part1_MEA_3， 點(diǎn)擊Add Curves按鈕，得到活塞關(guān)于Z軸的位移-速度-加速度曲線（如圖5.10）。曲軸運(yùn) 動(dòng)的速度是一條正弦曲線，符合曲軸運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況，曲軸的節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)圖像也是正弦曲 Pkrtna 用底 DR1 E S # + -_|PW_1 Nisrre Fiw 2CE-AW 15E-A06 1 CE*O

36、Ofi sce-oos D D -t C-E-aDF -1 ci-AM -1 iE-flM jlUl j he」 -2CE-OOS J* - :7礙T MJF m03f | QSEMJOfl 佃（T LnsL^n Tme (set Dm M-ath Me*; Lie- ihrf ：2C * Add Cuves 工?■口2 C*=ti 1 HEX 2 Mrtl.l■皿入-總 Add Djyw I o CAJienf ?！? GCWCC MedSUES wl E>xi4 1 心為 J ChaiPlo4 FBei Jn-d

37、i i :za * 圖5.10曲軸關(guān)于Z軸的位移-速度-加速度曲線 結(jié)束語(yǔ) 1課程設(shè)計(jì)的主要工作 本課題要求對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的建模，裝配和仿真，通過(guò)閱讀一些科技文獻(xiàn)，對(duì)CATIA 在汽車設(shè)計(jì)方面做了詳細(xì)的研究，發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，曲柄連桿機(jī)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)中起到 了非常重要的作用，利用 CATIA軟件對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，選用軟件中的機(jī)械設(shè) 計(jì)中零部件設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行三維建模，所畫圖形一目了然；用線框與線條模塊進(jìn)行曲面設(shè) 計(jì)，所做圖形清晰流暢；最后用 ADAMS對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，得到的曲線 一目了然的反映了運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 2課程設(shè)計(jì)中存在的不足 由于能力有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)

38、于精度等方面略顯不足。由于時(shí)間比較倉(cāng)促，曲 柄連桿機(jī)構(gòu)選用單缸，動(dòng)力會(huì)不足。 25 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) [1] 江洪，李仲興，陸利鋒.CATIA基礎(chǔ)教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.11 （2011.1重 印） [2] 陳家瑞.汽車構(gòu)造（上冊(cè)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009.2 （2011.1重?。? [3] CHEN KE. MSC.ADAMS BASIC TRAINING AND EXAMPLES [4] 李增剛.ADAMS入門詳解與實(shí)例.北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2006.4 ⑸ 朱新濤.CATIA V5機(jī)械設(shè)計(jì)從入門到精通.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2011.7 26