湖南大学Adams期末作业A2B7题凸轮与齿轮机构讲解.docx

湖南大学课程考核报告  PAGE \* MERGEFORMAT 10 HUNAN UNIVERSITY ADAMS虚拟样机技术 课程报告 A7B2机构建模与运动和力分析  学生姓名 学生学号 专业班级 任课老师  2015 年 12 月 29 日  题目 作业要求：将A7行星齿轮机构和B2凸轮机构串联组成一个机构，对该机构作运动分析、静力分析、机械利益分析、功率分析、机械效率分析。 A7机构和B2结构如图所示： 图1 A7、B2作业要求 对于A7，行星齿轮机构，要求Z1=20，Z2=16，Z3=52，即要求太阳轮齿数为20，行星轮齿数为16，齿圈齿数为52，齿圈固定，太阳轮高速输入，行星架低速输出。 对于B2，盘形凸轮机构，要求凸轮与平底始终接触，且只有一点接触。 机构运动简图和自由度 以A7齿轮系为输入结构，B2凸轮为输出机构。该组合机构可以将高速转动变成低速往复平动输出，以满足工程上的某些需求，运动简图如图2所示。 机构自由度计算：如图2所示的机构运动简图中，包含4个构件， 3个高副（其中两个齿轮副，一个凸轮副），4个低副（其中3个转动副，一个移动副）。所以机构的自由度为：F=3n-(2×Pl+Ph)=3×4-(2×4+3)=1。 因此，该机构有确定运动关系。取太阳轮转动为输入，则盘形凸轮的平板移动则为输出。 图2 组合机构运动简图 机构建模 由于在Adams中创建齿轮结构不方便，因此本设计在UG中进行齿轮的建模，齿轮使用参数化表达式创建，创建完成齿轮机构后，在UG装配模块中对创建好的齿轮进行装配，约束齿轮间的相对位置关系，然后将装配图导出为Parasolid模型,通过Adams的Import功能导入到Adams中，做运动仿真。 1、在UG中建立参数化表达式，输入参数为模数，齿数，压力角，齿宽，对齿轮的分度圆，基圆，齿厚，齿顶圆，齿根圆建立参数化表达式。生成渐开线，修剪，拉伸，阵列形成齿轮。 2、利用1中创建的参数化齿轮表达式，输入模数2mm，齿数20，压力角20°，齿宽10mm，创建出齿数为20的太阳轮1。 3、利用同1和2的方法，创建出模数2mm，齿数16，压力角20°，齿宽10mm，的行星轮2。 4、修改1中的表达式，修改齿顶圆和齿根圆，修剪渐开线，拉伸，阵列生成内齿轮，其中模数2mm，齿数52，压力角20°，最终生成齿数为52的齿圈。 5、根据太阳轮和行星轮内孔直径大小，创建行星架。 6、将创建好的太阳轮、行星轮、齿圈、以及行星架在UG的装配模块中，进行装配，建立齿轮的相对位置关系，创建完成的齿轮机构装配如图3a所示。 7、将创建完成的装配体导出为Parasolid文件，准备导入到Adams中。 8、在Adams中创建model后，Import导出的Parasolid文件，并创建偏心凸轮（半径20mm）和平板，其中需要将凸轮添加到行星架上，以使行星架驱动凸轮，变转动为平动。创建完成后的模型如图3b所示。 a UG中创建的齿轮系装配 b adams中完成的模型 图3 在UG中创建的齿轮机构和Adams中创建完成的模型 9、检查各个part的质量信息，对每个part赋予steel材料属性。 10、约束齿轮结构:先固定齿圈，然后将齿圈，行星轮，太阳轮分别与行星架通过转动副约束，创建行星轮与齿圈和行星轮与太阳轮之间的齿轮副，速度瞬心marker要建立在行星架上。 11、约束凸轮滑块机构：固定副联结平板上方的限位块，导杆与限位块使用移动副约束，凸轮与平板进行curve和curve的高副约束。 12、约束完成后的模型如图4所示。 图4 约束完成的模型 13、进行模型自由度验证，在不施加运动时，自由度应为1，检查约束是否正确，验证结果如图5所示，模型自由度为1，有确定运动，模型约束正确。 图5、模型自由度验证结果 运动分析 本机构中，转速最高的构件为太阳轮，所以，取太阳轮的转速为90°/s，作为输入，齿轮系输出机构为行星架。机构末端为平板的平动，所以末端输出为位移和速度。 (1)、轮系构件的输入输出速度对比分析 根据机械原理计算如下： i13H=w1Hw3H=w1-wHw3-wH=-Z3×Z2Z2×Z1 (1) 代入齿数Z1=20，Z2=16，Z3=52，由于齿圈固定，w3=0，并且已知w1=90，代入解得wH=25. 由Adams进行仿真计算，得到输出转速如图6所示。 a 太阳轮质心