大美人困兽之斗
范文一：申永胜机械原理
申永胜题都在附件里了。
大概就这样吧，欢迎同考的兄弟们补充指正～
其实难度不大，就是题量太大，要求对所学知识绝对熟悉，虽然是开卷，但是翻书一多肯定会来不及的。
最后老师还延时了十五分钟，但是还是有相当一部分同学没有做完的。 最后一点就是，后悔没有做免试，劝ddmm们有精力一定要做免试，不要考试了，其实他们免试给分挺高的。
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※ 来源:?水木社区 http://newsmth.net?[FROM: 59.66.159.*]
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范文二：《机械原理-申永胜》绪论及第一章讲稿
机械原理 -申永胜
讲 稿
宋立权
绪 论
?0.1机械原理课程的研究对象
机器与机构
实例:单缸四冲程发动机
1. 机架 2.滑块
3.进气阀 4.排气阀
5.连杆 6.曲柄
7.凸轮 8.从动杆
9、10(齿轮
一个工作循环内
,四个阶段,
1(进汽， 2(压缩，
3(膨胀， 4(排汽
2、5、6、1--曲柄滑块机构
9、10、1--齿轮机构～
7、8、1--凸轮机构
配汽机构:
齿轮机构、凸轮机构
二、基本概念,有关名词,
1、机器
特征: a)一种人为的实物组合
b)各构件间具有确定的相对运动
c)能为人类作功或转换机械能
电动机:电能?机械能
发电机:热能,水能、风能,?电能 机器定义:特征a)+b)+c)
能进行能量转换、各部分,构件,间具有确定相对运动的人为实物组合。
2(机构
定义:各部分,构件,间具有确定相对运动的人为实物组合
1
机构:平面机构、空间机构
3(机械:机构器与机构的总称
4(构件与零件:构件,运动的单元～零件,加工制造的单元 5(其他:原动件,主动件,、从动件、原动机、工作机、机组
?0.2 机械原理课程的研究内容
1(机构的结构分析和运动学设计
研究机构的组成原理～机构运动可能性和机构具有确定相对运动的条件。,第1章,
掌握常用机构的设计、分析方法。,第2章、第3章、第4章、第5章、第6章、第7章、第8章、第9章[机器人、机械手], 2(机械动力学,第10章、第11章、第12章,
,1, 研究机械运动过程中～作用在构件上的力的求法～决定机
械效率的方法。
,2, 机械平衡与机械系统速度波动调节。
3(机械系统的方案设计,第13章、第14章、第15章,
课程综合设计进行
1)功能原理设计
牛头刨床:平面切削(不同的机构结构形式)
方案1 方案2 方案3
方案4 方案5 方案6
2
压缩机:介质压缩
往复式、旋叶式,圆形,,椭圆形,、涡旋式等 2) 系统运动方案设计
根据机器的功能要求～确定机构的结构形式、结构尺寸～最终完成机构运动简图。
3) 系统运动方案设计的内容
(1) 型综合 机构选型
(2) 数综合 定尺寸
(3) 运动学动力学综合分析～与(2)交替进行 机构运动方案设计 凸轮机构设计
?0.3 机械原理课程的地位及学习本课程的目的 1(机械原理课程的地位
机构形式种类繁多～结构各不相同
在对机构进行分类的基础上～研究各类机构所具有的共性问题～并由此建立起分析设计的一般方法。
以高等数学、物理、制图、理力为基础的技术基础课～与专业课有紧密联系～起着承上启下的作用。
相对于基础课～更接近于工程实际,
相对于专业课～研究的是机械所具有的共性问题。 2(学习本课程的目的
担负着培养机械工程师的重要任务
基本要求
课堂教学:54h,机自,～ 48h,车辆, 综合课程设计:4周
成绩:
作业10%;出勤 5% 期末考试85%。
实验:18h,机械基础实验～独立设课,
3
第一章 机构的组成和结构 研究机构结构的目的:
研究机构的组成～探讨机构的可动性～机构具有确定相对运动的条件,
研究机构的组成原理～按结构分类～并由此建立起运动、动力分析的一般方法。
机构的表示方法,掌握绘制机构的运动简图的方法,～为设计新机构指示合理的途径。
?1.1机构的组成
1.1.1 构件 运动的单元(P8图1.1)
1.1.2 运动副
定义:?两构件?直接接触且能产生?一定相对运动的联接。
1. 回转副 2. 移动副 3. 高副
运动副元素:构成运动副的点、线、面。
运动副:平面运动副、空间运动副
平面构件的三个独立运动:
1, 随构件上某点A沿X方向运动,
2, 随构件上某点A沿Y方向运动,
3, 绕构件上某点A的转动,
空间构件具有六个独立运动
构件独立运动 沿X、Y、Z座标的移动和绕座标轴转动
构件自由度:构件所具有的独立运动
平面构件自由度:三个,X、Y、α,
图2-3 运动副的约束
4
约束:对构件独立运动的限制～每限制一个独立运动～称为一
个条件约束～相应自由度减少1。
回转副:保留一个相对独立转动的运动副。
移动副:保留一个相对独立移动的运动副。
高 副:保留一个沿公切线方向的独立移动和绕接触点转动
的运动副。
思考该运动副是否存在,
限制一个相对独立转动～保留二个相对独立移动 平面运动副
1(回转副 低副 特征:?面接触～?约束条件2～自由度1 2(移动副
3(高 副 特征:?点、线接触～?约束条件1～自由度2
回转副 移动副 高 副 ?1.1.3运动链和机构
运动链:若干构件由运动副联结而成。
运动链成为机构的条件:
运动链中～固定一个构件为机架～给出一个或几个原动件～如果其
余构件具有确定相对运动～运动链成为机构。
闭式链 开式链,机器人动画, 机 构
5
1(2 机构运动简图
用简单的线条和表示符号～表达机器或机构传动原理的简单图形。
牛头刨床机构,程序, 对心曲柄滑块机构,应用,
偏置曲柄滑块机构 常用运动副表示方法
具有运动副元素的构件
二副构件 三副构件
特殊运动副表示方法
6
鄂式碎破机
平面机构的自由度
1(自由度计算公式
F=3n-2P-P～ LH
n,可动构件数～P,低副数～P,高副数 LH
2(局部自由度、复合绞、虚约束
局部自由度,与机构运动无关的自由度。
复合绞,m个构件在同一处构成m-1个回转副。
虚约束,对机构运动不起独立限制作用的约束。常出现于以
下几种情况:
,1, 联接构件上的点的轨迹与被联接构件上的点的轨迹重
合。(火车前轮驱动机构)
,2, 二构件构成多个回转副～回转轴线重合。
,3, 二构件构成多个移动副～导路平行。
,4, 对运动不起独立限制作用的对称部分。
行星轮系:有虚约束～无虚约束
3(机构自由度计算综合示例
7
?1.4 平面机构的组成原理和结构分析
1.4.1 平面机构的高副低代
机构的替代,高副低代法,:用两个低副和一个构件替代原机构中的一个高副。
代替条件:1.自由度不变,2.瞬时运动相同。
为何要研究机构的高副低代,
8
特例
低副的位置:
1(分别在构成高副的两个构件上,
2(在过高副接触点的共法线上,曲率中心处,。 代替步骤:
1(找出构成两构件接触点处的曲率中心O、O, 122(如果曲率半径ρ存在～则在O处代以回转副～若ρ??～在C
处代移动副,
3(将两运动副联接于同一构件。
例1
例2
例3
9
例4
1.4.2 机构的组成原理结构综合与结构分析 1(基本杆组
机构=机架+原动件+从动系统
机构自由度 F= F+ F+ F机机架原从
F=F～F=0～有F=0 机原机架从
从动系统又可分为不可再分的运动链。 基本杆组:自由度为零～不可再分的运动链。 设从动系统含有n个构件、PL个低副～其自由度
3
,PnLF=3n-2P=0～有低副数与构件数的关系为: L2n、P为正整数～满足改关系的值为: L
n=2、P=3 II级组 L
n=4、P=6 III级组及IV级组 L
……
II级组:2个构件～3个低副～共5个类,P42图1-41,
III级组与IV级组
10
2(机构的组成原理
机构组成原理,阿苏尔原理,:
任何机构都可以零自由度的运动链依此添加到原动件和机架上的方法来完成。
1.4.3 机构的结构分析
拆组:
分析机构由几个原动件、几个II级组、几个III级组、…
组成～从而确定机构的级别。
机构的级别由机构所含杆组的最高级别确定。
习题:
1-2d 绘制机构运动简图(第1组) 1-2b，1-2c，
1-4 机构自由度计算(第2组)
1-6 高副低代、结构分析(第3组)
11
12
13
14
范文三：机械原理教程
第一章 绪论
第一节 机械原理课程研究的对象和内容
一、机械原理课程研究的对象
机械原理课程研究的对象是机械，机械是机器和机构的总称。
机器是具有确定运动的构件组合体，它用来转换能量、改变或传递物料，以及代替和减轻人的体力劳动和脑力劳动。
根据用途不同，机器可分为：动力机器（电动机、内燃机、发电机、蒸汽机）、加工机器（金属切削机床、纺织机、包装机、缝纫机）、运输机床（汽车、拖拉机、起重机、输送机）和信息机器（计算机、机械积分仪、记账机）。
机器的三个共同特征：1）机器都是由一系列构件（也称运动单元体）组成。
2）组成机器的各构件之间都具有确定的相对运动。
3）机器均能转换机械能或完成有效的机械功。
机构是实现传递机械运动和动力的构件组合体。
机构的两个共同特征：1）机构由若干个构件组成。
2）组成机构的各构件之间都有确定的相对运动。
机构与机器的根本区别在于：机构的主要职能是传递运动和动力，而机器的主要职能除传递运动和动力外，还能转换机械能和完成有用的机械功。
第二节 机械原理课程的地位、作用和学习方法
第二章 平面机构的结构分析
第一节 机构的组成
一、构件和零件
机构是由具有确定运动的单元体组成，这些运动单元体称为构件。在机械原理中，一般认为构件是刚体或柔韧体，而不是液体或气体。
组成构件的制造单元体称为零件。构件可以由一个或多个零件组成。
二、运动副及其分类
1/、运动副
在机构中，每一构件都以一定的方式与其他构件互相联接。这种使两构件直接接触的可动联接称运动副。两构件直接接触构成运动副的部分称为运动副元素。为保证两构件恒处于接触状态，运动副应是几何封闭或力封闭。
2、运动副分类
构件的独立运动数目称为构件的自由度。做平面运动的构件有三个自由度，做空间运动的构件有六个自由度。
对构件的独立运动的限制称为约束。作平面和空间运动的构件的约束不超过2和5个，否则构件将没有相对运动。
运动副分类：
1）按运动副所引入的约束数目分：引入一个约束的运动副称为I级副，依次为II级副、III级副、IV级副、V级副。
2）按两构件的接触情况：凡两构件以点或线接触构成的运动副称为高副，凡两构件以面接触构成的运动副称为低副。
3）按两构件的相对运动形式：两构件之间作相对转动的运动副称为转动副（铰链）。作相对移动的运动副称为移动副。还有作相对螺旋运动的螺旋副和作相对球面运动的球面副和球销副。
构成运动副的两构件的运动平面为相互平行的，该运动副称为平面运动副。而运动平面为空间的，该运动副称为空间运动副。
三、运动链及机构
若干个构件通过运动副所构成的系统称为运动链。如果运动链中各构件构成了首末封闭的系统，称为闭式运动链；若未构成首末封闭的系统，称其为开式运动链。根据运动链中各构件的运动平面是否平行，运动链又分为平面运动链和空间运动链。
机构是由机架、原动件、从动件所组成的构件系统。
第二节 机构运动简图
用简单的线条和符号来表示构件和运动副，并按一定的比例来确定各运动副的相对位置，这种表示机构中各构件间相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。
如果只为了表明机构的结构，也可以不按比例绘制简图，这样的简图称为机构示意图。 绘制机构运动简图的步骤：
1）根据机构的实际结构和运动情况，找出机构的原动件和执行构件（输出运动构件）。
2）确定机构的传动部分，即确定构件数和运动副数、类型和相对位置。
3）确定机架，并选择多数构件的运动平面作为绘制简图的投影面。
4）选择适当比例尺，用构件和运动副的符号正确绘制出机构运动简图。
第三节 机构的自由度计算及具有确定运动的条件
一、机构自由度
机构自由度是机构具有独立运动数目，即确定机构位置（或运动）的独立广义坐标数目。
二、平面机构自由度计算公式
设平面机构中，有n个活动构件，pi个低副，ph个高副，则平面机构的自由度计算公式为 F=3n—2pi—ph
三、计算平面机构自由度的注意事项
1、复合铰链
三个或三个以上的构件在同一处构成的转动副称为复合铰链。
若有m个构件组成复合铰链，则复合铰链处的转动副数应为（m—1）个。
2/、局部自由度
机构中某些构件具有的局部的、不影响其他构件自由度称为局部自由度。
3/、虚约束
在机构中，有些运动副引入的约束对机构不起实际约束的作用，这种约束称之为虚约束。 虚约束出现的形式：
1）轨迹重合的虚约束
2）转动副轴向重合的虚约束
3）移动副导路平行的虚约束
4）机构中对称部分的虚约束
四、机构具有确定运动的条件
机构具有确定运动的条件是：机构的自由度数等于机构的原动件数。如果机构的自由度数大于机构的原动件数，机构的运动将不确定；如果机构的原动件数大于机构的自由度数，机构将不会运动甚至会导致机构中最薄弱环节的破坏。
第四节 平面机构的组成原理分析
一、平面机构的组成原理
任何机构都是由机架、原动件、从动件系统组成的。
根据机构具有确定运动的条件，即机构的自由度数应等于机构的原动件数，而从动件系统的自由度必然为零，该从动件系统称为杆组。有时它还可分解为若干个不能再分的自由度为零的杆组，称为基本组。
设全低副机构，杆组的构件数为n，低副数为pi，则组成杆组的条件为F=3n—2pi=0
n= 2 4 6 8 ······
Pi= 3 6 9 12 ······（1）
需要注意：同一杆组的各外接运动副不能接于同一构件上，否则将起不到增加杆组的作用。
二、平面机构的结构分析
拆组的步骤为：
1）首先除去虚约束和局部自由度，并将机构中的高副全部用低副代替，计算机构自由度，标出原动件。
2）从远离原动件的构件开始先试拆II杆组，如试拆不成功，再试拆IV杆组。当拆去一个杆组后，再继续试拆II杆组，重复上述过程直到只剩下机架和原动件为止。
拆组要求：
1）拆出的杆组应满足（1）
2）拆组后剩下的原动件数应等于机构的自由度数。
三、平面机构的高副低代法
用一个带有两个转动副的构件来代替一个高副，并且两个转动副分别位于两轮廓接触点的曲率中心处。
1)如果组成高副的运动副元素之一是直线，因此转动副转化为移动副。
2)如果组成高副的运动副元素之一为点。
3)如果组成高副的两运动元素分别为直线和点。
第三章 平面机构的运动分析和力分析
机构运动分析的方法，主要有图解法、解析法、实验法。图解法又分为速度瞬心法、相对运动法、线图法。
第一节 机构速度分析的瞬心法
一、速度瞬心
瞬心是相对运动两构件上相对速度为零的重合点。
二、机构瞬心的数目
有N个构件组成的机构，其瞬心数K为 K=N(N—1)/2
三、瞬心位置的确定
1、构成运动副的两构件的瞬心
设已知构件1和2的重合点A、B的相对速度VA、VB的方向，则该两速度矢量的垂线的交点P12为构件1、2的瞬心。
1）当两构件组成转动副时，转动副的中心即为其瞬心。
2）当两构件组成移动副时，速度瞬心位于移动副导路的垂线方向的无穷远处。
3）当两构件组成平面高副时，如果高副两元素间为纯滚动，接触点就是瞬心；如果高副两元素间既有相对滚动，又有相对滑动，它们的瞬心必在过接触点的法线上。
2、未构成运动副的两构件的瞬心
如果机构中两构件未直接联接，可利用三心定理来确定其瞬心位置，即作平面运动的三个构件的三个瞬心位于同一条直线上。
第二节 机构运动分析的相对运动图解法
一、同一构件上各点的速度和加速度分析
第四章 机械中的摩擦和机械效率
第一节 移动副中的摩擦
一、移动副中摩擦了的确定
1、两构架沿平面接触构成了移动副
2、两构件沿V型槽面接触构成了移动副
3、 两构件沿半圆柱面接触而构成的移动副
二、移动副中总反力的确定
Φ=arctanf φ为摩擦角
总反力R21的作用线方位有如下两个特征：
1)R12的作用线与两移动副元素接触面的公法线总是要偏斜一个摩擦角φ
2）R12的作用线与公法线偏斜的方向，总是与构件1相对于构件2的相对速度v12的方向相反。
第二节 螺旋副中的摩擦
一、矩形螺纹螺旋副中的摩擦
范文四：ADAMS在机械原理中的应用教程
第2章 平面连杆机构
图2-1为开槽机上用的急回机构。原动件BC匀速转动，已知，，a,80mmb,200mm
，。原动件为构件BC，为匀速转动，角速度。,,2, rad/sl,100mml,400mmADDF
对该机构进行运动分析和动力分析。
图2-1 开槽机
在本例子中，将展示在ADAMS中可以先用未组装的形式构造急回机构的各个部件，然后在仿真前让这些部件自动地组装起来，最后进行仿真。这种方法比较适合构造由较多部件组成的复杂模型。
2.1 启动ADAMS
双击桌面上ADAMS/View的快捷图标,打开ADAMS/View。在欢迎对话框中选择Create a new model，Model name
栏中输入:jihuijigou;
Gravity中选择Earth
Normal (Global Y); Units
栏中选择MMKS
–mm,kg,N,s,deg。如图2-2
所示。
2.2 设置工作环境
对于这个模型，网格
间距需要设置成更高的精
度以满足要求。
在ADAMS/View菜 单栏中，选择设置图2-2 欢迎对话框
(Setting)下拉菜单中的工作网格(Working Grid)命令。系
统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size)中的X和Y
分别设置成750mm和1000mm，间距(Spacing)中的X和Y
都设置成10mm。然后点击OK确定。如图2-3所表示。
用鼠标左键点击动态放大
(Dynamic Zoom)图标，在模
型窗口中，点击鼠标左键并按住不
放，移动鼠标进行放大或缩小。
用鼠标左键点击动态移动
(Dynamic Translate)图标，在
模型窗口中，按住鼠标左键，移动
鼠标选择合适的网格。
2.3 创建机构的各个部件 图 2-3 设置工作网格对话框 图2-4设置杆选项
在ADAMS/View零件库中选择
连杆(Link)图标，长度为200mm，其他参数合理选择。如图2-4所示。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择点(-80,0,0)mm(该点的位置可以选择在其他地方)，然后按照和题目中差不多的倾斜角，点击鼠标左键(本题选择点(-200,160,0)mm)，创建出主曲柄BC(PART_2)。如图2-5所表示。
在ADAMS/View零件库中选择连杆(Link)图标，参数选择如图2-6所示。在工作窗口中先用鼠标左键选择
原点(0,0,0)mm(根据上面
创建的主曲柄BC的位置和
题中的条件,副曲柄AC的位
置是唯一的)，然后按照和题
目中差不多的倾斜角，点击
鼠标左键(本题选择点
(-230,290,0)mm)，创建出
副曲柄AC(PART_3)。如
图2-7所表示。
该步骤将创建主、副曲 柄之间的连接部分C，在图2-6设置杆选项 图2-5 创建的主曲柄BC
ADAMS/View零件库中选
择连杆(Link)图标，参数选择如图2-8所示。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键在主曲柄(PART_2)和副曲柄(PART_3)之间任意选择一点(本题选择点(-270,190,0))，并与副曲柄(PART_3)近似平行，点击鼠标左键连接部分C(PART_4)创建出来，如图2-9所示。
图2-8 设置杆选项 图2-7 创建的副曲柄图2-9 创建的连接部分C AC
在ADAMS/View零件库中选择连杆(Link)图标，参数选择如图2-10所示。在ADAMS/View工作窗口中，用鼠标左键在副曲柄上侧的区域任意选择一点(本题中选择点(30,100,0)mm)，并使连杆垂直向上，然后点击鼠标左键确定。连杆DF(PART_5)创建出来，如图2-11所示。
图2-10设置杆选项 图2-11 创建的连杆DF 图2-12 长方体参数 图2-13 创建的滑块F
在ADAMS/View零件库中选择长方体(Box)图标，
参数选择如图2-12所示，参数可以任意选择，只要合理就可
以。在ADAMS/View工作窗口中，用鼠标左键在副曲柄上侧
的区域任意选择一点(本题中选择点(-70,500,0)mm)，并点
击鼠标左键确认。滑块F(PART_6)如图2-13所示。
图2-14 设置Marker点的参数 2.4 创建铰接点D
在ADAMS/View零件库中选择MARKER点图标，参数选择如2-14所表示。先用鼠标左键点击副曲柄(PART_3)，然后选择点击Marker点(PART_3.cm)，如图2-15所示。一个固结在副曲柄(PART_3)上的Marker点(MARKER_10)创建出来。如图2-16所示。
图2-15 选择副曲柄上的Marker点 图2-16 创建的副曲柄上的Marker点
图2-18 Marker_10属性对话框 图2-17 选择属性修改命令
在所创建的MARKER_10点上右击鼠标，在弹出
的对话框中选--Marker: MARKER_10?Modify，如图
2-17所示。
在弹出的属性对话框中，如图2-18所示，容易知
道MARKER_10点的坐标为(-115.0,145.0,0.0)mm，
而题目中铰接点D到原点(0,0,0)mm的距离
。我们可通过直角三角形的性质，计算l,100mmAD
出当MARKER_10点的坐标为(-62.1,78.3,0)mm时，
MARKER_10点到原点的距离为100mm，即此时
MARKER_10点为所要的铰接点D。
将属性对话框中的Location的坐标 (-115.0,145.0,0.0)mm修改为(-62.1,78.3,0)mm，图2-19 修改后的MARKER_10 然后点击OK确定。则MARKER_10点的位置将改变，
如图2-19所示。
2.5 在滑块上创建一个Marker点
在ADAMS/View零件库中选择MARKER点图标，参数选择如2-20所表示先用鼠
标左键点击滑块(PART_6)，然后选择点击Marker点(PART_6.cm)，如图2-21所示(一个固结在滑块(PART_6)上的Marker点(MARKER_11)创建出来。如图2-22所示。
在所创建的MARKER_11点上右击鼠标，在弹出的对话框中选--Marker: MARKER_11
?Modify,如图2-23所示。
图2-22 创建的滑块上的Marker图2-21 选择滑块上的Marker点 图2-20 设置Marker参数
点
图2-24 Marker_11点的属性对话框 图2-23 选择属性修改命令
在弹出的属性对话框中，如图2-24所示，将对话框中Location栏的值(-50.0,540.0,2.5)修改为(-30.0,540.0,2.5)，表示MARKER_11点向x轴正方向移动了20mm，然后点击OK确认，移动后的MARKER_11点的位置位于滑块的右侧面，如图2-25所表示。
图2-25 修改后的MARKER_11 图2-27 创建的机架 图2-26 设置长方体参
数
2.6 创建机架
用工具Box建立机架，代表滑块滑动的平面。在建立机架时，ADAMS/View默认其宽度是长和高中较小者的两倍。你也
可以在生成机架前定义它的长、宽、高。
在ADAMS/View零件库中选择长方体(Box)图标，参数选择如图2-26所示，参数可以任意选择，只要合理就可
以。在ADAMS/View工作窗口中，在点(0,580,0)(机架的位
图2-28 主曲柄上的旋转副 置选择不是唯一的,只要滑块的运动范围不超过机架就可以)点击鼠标左键，拖到点(10,200,0)点击鼠标。生成的机架
(PART_7)如图2-27所表示。
2.7 创建旋转副
选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Joint: Revolute)
图标，参数选择2 Bod-1 Loc和Normal To Grid。在
ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择主曲柄
(PART_2)，然后选择机架(ground)，接着选择主曲柄上
的PART_2.MARKER_1，如图2-28所示。图中显亮的部分
图2-29 副曲柄上的旋转副 就是所创建的旋转副(JOINT_1)该旋转副连接机架和主曲
柄，使主曲柄能相对机架旋转。
选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图标，参数选择2 Bod-1 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择副曲柄(PART_3)，然后选择机架(ground)，接着选择副曲柄上的PART_3.MARKER_3，如图2-29所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT_2)该旋转副连接机架和副曲柄，使副曲柄能相对机架旋转。
选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图标，参数选择2 Bod-2 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择连接部分C(PART_4)，然后选 择主曲柄(PART_2)，接着先后选择连接部分C上的PART_4.cm图2-30 主曲柄和连接部 和主曲柄上的PART_2.MARKER_2，如图2-30所示。图中显亮分C之间的旋转副 的部分就是所创建的旋转副(JOINT_3)，该旋转副连接主曲柄和连接部分C,使主曲柄和连接部分C之间作相对旋转运动。
选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图标，参数选择2 Bod-2 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择连杆DF(PART_5)，然后选择副曲柄(PART_3)，接着先后选择连杆DF上的PART_5.MARKER_7和副曲柄上的铰接点D(PART_3.MARKER_10)，如图2-31所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT_4)，该旋转副连接副曲柄和连杆DF,使副曲柄和连杆DF之间作相对旋转运动。
选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图标
图2-31 副曲柄和连杆 ，参数选择2 Bod-2 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View
DF之间的旋转副
工作窗口中先用鼠标左键选择滑块(PART_6)，然后选择连杆DF(PART_5)，接着先后选择滑块(PART_6)的PART_6.cm和连杆DF上的PART_5.MARKER_8，如图2-32所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT_5)，该旋转副连接滑块和连杆DF，使滑块 和连杆DF之间作相对旋转运动。
图2-33 白色箭头 图2-32 滑块和连杆DF
之间的旋转副
图2-34 连接部分C和副曲柄之2.8 创建移动副 间的移动副
选择ADAMS/View约束库中的移动副
(Joint: Translational)图标，参数选择2
Bod-2 Loc和Pick Feature。在ADAMS/View
工作窗口中先用鼠标左键选择连接部分C
(PART_4)，然后选择副曲柄(PART_3)，接
着先后选择连接部分C上的PART_4.cm和副
曲柄上的PART_3.cm，这时出现白色箭头，移
动鼠标，使白色箭头的方向与副曲柄平行，如 图2-33所示。然后连续点击鼠标左键两次，图 2-35 白色箭头 图2-36 滑块和机架之这样定义了连接部分C在副曲柄上做移动运间 动。如图2-34所示，图中 的移动副 显亮的部分就是所创建的
移动副(JOINT_6)，该移动
副联结连接部分C和副曲
柄,使连接部分C和副曲
柄之间作相对移动运动。
选择ADAMS/View
约束库中的移动副(Joint:
Translational)图标，
参数选择2 Bod-2 Loc和 Pick Feature。在
图2-37 主曲柄上的驱动 图2-38 保存模型命令 ADAMS/View工作窗口
中先用鼠标左键选择滑块(PART_6)，然后选择机架(ground)，接着先后选择滑块上的PART_6.MARKER_11，和机架上的ground.MARKER_12，这时出现白色箭头，移动鼠标，
使白色箭头的方向与机架平行(垂直向上)，如图2-35所示。然后连续点击鼠标左键两次，这样定义了滑块在机架上做移动运动。如图2-36所示图中显亮的部分就是所创建的移动副
(JOINT_7)，该移动副联结滑块和机架,使滑块能在机架上移动运动。
2.9 创建驱动
在ADAMS/View驱动库中选择旋转驱动(Rotational Joint Motion)按钮，在Speed一栏中输入-360，-360表示旋转驱动每秒钟顺时钟旋转360度。在ADAMS/View工作窗口中，用鼠标左键点击主曲柄上旋转副(JOINT_1)，一个旋转驱动创建出来，如图2-37所示，图中显亮的部分为旋转驱动。
2.10 保存模型
在ADAMS/View中，选择File菜单中的Save Database As命令，如图2-38所示。系统弹出保存模型对话框，输入保存的路径和模型名称，按OK，保存急回机构模型jihuijigou.bin。如图2-39所示。
图 2-39 保存模型对话框
点击主工具箱的仿真按钮， 设置仿真终止时间仿真终止时间(End Time)为3，仿真工作步长(Step Size)0.01,然后点击开始仿真按钮，系统进行仿真，观察模型的运动情况。图2-40和图2-41分别表示未组装的急回机构和组装的急回机构。
图2-40 未组装的急回机构 图2-41 组装的急回机构
2.11 仿真验证
下面仅对原动件BC、连杆DF、滑块F进行运动分析和力分析，其他构件的分析可以此为参考进行。
对原动件
BC的旋转副
JOINT_1进行运
动分析和力分
析。在
ADAMS/View
工作窗口中用
鼠标右键点击
图2-42旋转副属性修改命令 原动件BC的旋
转副JOINT_1，
选择Modify命令，如图2-42所示，在弹出的修改对话框 中选择测量(Measures)图标,如图2-43所示。在弹图2-43 修改对话框 出的测量对话框中，将Component栏设置为mag，将From/At栏设置为PART_2.MARKER_13
图2-45 力和时间的曲线图
图2-44 测量力对话框的设置
(或者ground.MARKER_14)(选择前者，表
示测量的是原动件BC对机架的压力，选择
后者，表示测量的是机架对原动件BC的支
持力，两力是一对作用力和反作用力，大小
相等，方向相反)其他的设置如图2-44所
示。然后点击对话框下面的OK确认。生成
的力-位移曲线如图2-45所示。
对原动件BC的旋转副JOINT_1进行如 何角位移测量的运动分析，旋转副JOINT_1图2-46 测量角位移对话框的设置 的角位移测量和其力测量过程几乎一样，在
图2-46所示的对话框中，将Characteristic栏选为Ax/Ay/Az Projected Rotation，Component栏选为Z，将From/At栏设置为ground.MARKER_14(或者PART_5.MARKER_13)，其他的设置如图2-46所示。然后点击对话框下面的“OK”确认。生成的力-位移曲线如图2-47所示。
图2-48 角位移和时间的曲线图 图2-47 角位移和时间的曲线图
当From/At栏设置为PART_5.MARKER_13时，生成的角位移和时间的曲线图如图2-48所示。图2-48和图2-47的区别在于符号的相反，绝对值大小相同。这就是设置From/At栏不同的参考点从而导致曲线的不同。
对连杆DF进行运动学分析。在此，运动分析以连杆DF的中点为参考点，确定其运动和构件DF绕其转动，也可以以连杆上的其他点为参考点。在ADAMS/View菜单栏中，选择Build?Measure?Point-to-Point?New，如图2-49所示，进行点与点之间的位移测量。系统弹出点与点之间测量的对话框，将光标放在被测量的点(To Point)栏中，按鼠标右键，选择Marker?Browse，如图2-50所示。
图2-49 进行点与点之间测量的命令 图2-50 点与点之间测量的对话框
在弹出的Database Navigator的对话框中，选择PART_5下面的PART_5.cm(该MARKER点为连杆DF上的重心点)。然后点击该对话框下面的“OK”按钮。如图2-50所示。同样在图2-49的参考点(From Point)栏中，按鼠标右键，选择Marker?Browse，在弹出的Database Navigator的对话框中，选择ground下面的MARKER_16(该点是坐标原点)，然后点击该对话框下面的“OK”按钮。如图2-51所示。
图2-51 选择被测量的点 图2-52 选择参考点
在图2-53中的Characteristic栏中选择Translational displacement，在Component栏中选择mag。然后点击对话框下面的“OK”确认。生成的时间-位移曲线如图2-54所示。
图2-54 时间位移曲线
图 2-53 点与点之间测量位移对话框
速度和加速度的测量的过程和位移的过程几乎一样，只是在点与点之间测量对话框(Point to Point Measure)中的Characteristic项，分别选为Translational velocity，如图2-55所示，或者Translational acceleration，如图2-56所示。图2-57、图2-58分别是时间速度曲线、时间加速度曲线。
图2-55 点与点之间测量速度对话框 图2-56 点与点之间测量加速度对话框
图2-57 时间速度曲线 图2-58 时间加速度曲线
在ADAMS/View菜单栏中，选择Build?Measure?Angle?New，如图2-59所示，进行连杆DF旋转运动的测量。系统弹出点与点之间测量的对话框，将光标放在第一个点(First Marker)栏中，按鼠标右键，选择Marker?Browse，如图2-60所示。
图2-60 角位置测量的对话框 图2-59 进行角位置测量的命令
在First Marker栏输入MARKER_22(该点为连杆DF与滑块F的连接点)，Middle Marker
栏输入PART_5.cm(该点为连杆DF的重心点)，Last Marker栏输入MARKER_16(该点为原点处机架的点)，如图2-61所示。然后点击OK按钮确定。图2-62为连杆DF的重心点的旋转角位置曲线图。
图2-62 时间角位置曲线图 图2-61 角位置测量的设置
在ADAMS/View菜单栏中，选择Build?Measure?Point-to-Point?New，如图2-63所示，进行点与点之间的位移测量。系统弹出点与点之间测量的对话框，将光标放在被测量的点(To Point)栏中，按鼠标右键，选择Marker?Browse，如图2-64所示。
图2-63 点与点之间测量的命令 图2-64 点与点之间测量的对话框
在弹出的Database Navigator
的对话框中，选择PART_5下面的
PART_5.cm。然后点击该对话框下
面的OK按钮。如图2-65所示。
同样在图2-63中的参考点(From
Point)栏中，按鼠标右键，选择
Marker?Browse，在弹出的
Database Navigator的对话框中，
选择ground下面的MARKER_16
(该点是坐标原点)，然后点击该
对话框下面的OK按钮。如图2-66
所示。
在图2-67中的Characteristic 栏中选择Translational 图2-66 选择参考点 图2-65 选择被测量的点
displacement，在Component栏中选择mag。然后点击对话框下面的OK确认。生成的时间-位移曲线如图2-68所示。
图2-68 时间位移曲线
图2-67 点与点之间测量位移对话框
速度和加速度的测量的过程和位移的过程几乎一样，只是在点与点之间测量对话框(Point to Point Measure)中的Characteristic项，分别选为Translational velocity，如图2-69所示，或者Translational acceleration，如图2-70所示。图2-71、图2-72分别是时间速度曲线、时间加速度曲线。
图2-69 点与点之间测量速度对话框 图2-70 点与点之间测量加速度对话框
图2-72 时间加速度曲线 图2-71 时间速度曲线
滑块F和机架之间的受力分析。在ADAMS/View工作窗口中用鼠标右键点击滑块F的
移动副JOINT_7，选择
Modify命令，如图
2-73所示，在弹出的
修改对话框中选择测
量(Measures)图标,
如图2-74所示。在弹
出的测量对话框中，
将Component栏设置
为X(因为在不考虑摩图2-73 旋转副属性修改命令
擦的条件下滑块和机 架之间的受力方向为X轴方向)，将From/At栏设置为图2-74 修改对话框 PART_6.MARKER_25(或者ground.MARKER_26)(选择前
者，表示测量的是滑块对机架的压力，选择后者，表示测量是机架对滑块的支持力，两力是
一对作用力和反作用力，大小相等，
方向相反)其他的设置如图2-75所示。
然后点击对话框下面的OK确认。生
成的力-位移曲线如图2-76所示。
图2-76 力和时间的曲线图 图2-75 测量力对话框的设置
第3章 凸轮机构
尖顶直动从动件盘形凸轮机构的凸轮基圆半径，已知:从动件行程r,60mm0
,,,，推程运动角为，远休止角，回程运动角，近休h,40mm,150,60,120,,,,0s0
,止角为;从动件推程、回程分别采用余弦加速度和正弦加速度运动规律。对该凸轮,,30,s
机构进行模拟仿真。
1. 从动件推程运动方程
。推程段采用余弦加速度运动规律，故将已知条件代入,,150,5,/6、h,40mm0
余弦加速度运动规律的推程段方程式中，推演得到
6,,s,20(1,cos),5,6,,,,,v,24sin (0,,5/6) ,5,
6,2a,,,28.8cos,5,
2. 从动件远休程运动方程
,s,h,v,0,a,0在远休程段，即时， 。 5,/6,,,7,/6s
3. 从动件回程运动方程
,因回程段采用正弦加速度运动规律，将已知条件代入,,120,2,/3v、h,40mm,0
正弦加速度运动规律的回程段方程式中，推演得到
,31，，,,,s,40，2.75,，sin(3,3.5),,,,,22，，,
,60,,,,,,,,1,cos(3,3.5) (7/6,,11/6)v,, ,,,
180,2a,,,,,sin(3,3.5),,,
4. 从动件近休程运动方程
,s,0,v,0,a,0在近休程段，即时，。 11,/6,,,2,,s
3.1 启动ADAMS
双击桌面上ADAMS/View的快捷图标，打开ADAMS/View。在欢迎对话框中选择“Create
a new model”，在模型名称(Model name)栏中输入:tuluen ;在重力名称(Gravity)栏中
选择“Earth Normal (-Global Y)”;在单位名称(Units)栏中选择“MMKS –mm，kg，N，s，
deg”。如图3-1所示。
图3-1 欢迎对话框
3.2 设置工作环境
对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在ADAMS/View菜单栏中，选择设置(Setting)下拉菜单中的工作网格(Working Grid)命令。系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size)中的X和Y分别设置成250mm和300mm，间距(Spacing)中的X和Y都设置成10mm。然后点击“OK”确定。
用鼠标左键点击选择(Select)图标，控制面板出现在工具箱中。
用鼠标左键点击动态放大(Dynamic Zoom)图标，在模型窗口中，点击鼠标左键并按住不放，移动鼠标进行放大或缩小。
3.3 用升程表创建凸轮轮廓曲线
在ADAMS/View零件库中选择球体(Sphere)，在原点(0，0，0)(选择坐标原点，将为下面利用升程表创建凸轮轨迹带来方便)处创建一个球形观察点，球体的参数选择“New Part”，半径选择10mm(这里只要求球形观察点的运动轨迹就行，为了观察清楚，将球形观察点用一定半径大小的球体来表示)，创建后的名称默认为“Part: PART_2”。根据凸轮基圆
r,60mm半径，在点(0，60，0)处创建第二个球体(Sphere)，球体的参数选择“New Part”，0
半径选择10mm(理由同上)，创建后的名称默认为“Part:PART_3”。
在ADAMS/View约束库中选择旋转副(Joint: Revolute)，参数选择为“2 Bod-1 Loc”和“Normal To Grid”，鼠标左键先点击原点出的球体(PART_2)，再点击机架(ground)，最后在球体中心点击鼠标右键，弹出Select对话框，如图3-2所表示，选择“PART_2.cm”，然后点“OK”确定。在球体(PART_2)上成功创建旋转副(Joint: JOINT_1)，如图3-3所示。
图 3-2 选择对话框 图 3-3 在球体(PART_2)上创建旋转副
在ADAMS/View约束库中选择移动副(Joint: Translational)，参数选择为“2 Bod-1 Loc”和“Pick Feature”，鼠标左键先点击点(0，60，0)处的球体(PART_3)，然后点击原点处的球体(PART_2)，最后在球体(PART_3)中心点击鼠标右键，在弹出Select对话框中选择“PART_3.cm”，然后点“OK”确定，就会出现白色的箭头，移动光标，使箭头指向Y轴的正方向后点击鼠标左键，从而在球体(PART_3)上成功创建移动副(Joint:JOINT_2)，如图3-4所示。
在ADAMS/View驱动库中选择旋转驱动(Rotational Joint Motion)，在速度(Speed)栏中，输入速度值360d，表示驱动装置每分钟转360度，用鼠标左键点击球体(PART_2)上的旋转副(JOINT_1)，在旋转副上出现一个大的驱动图标，即为驱动装置(Motion: MOTION_1)，如图3-5所示。
在ADAMS/View驱动库中选择移动驱动(Translational Joint Motion)，参数默认，用鼠标左键点击球体(PART_2)上的移动副(JOINT_2)，同样在移动副上出现一个大的驱动图标，即为驱动装置(Motion: MOTION_2)，如图3-6所示。
图3-4在球体(PART_3)上创建移动副 图3-5 在球体(PART_2)上定义旋转驱动
图3-6 在球体(PART_3)上定义移动驱动 图 3-7 重新设置移动驱动的参数
在球体(PART_3)上点击鼠标右键，选择Motion: MOTION_2?Modify，如图3-7所示。出现Joint Motion对话框，如图3-8所表示，接着点击Function Builder图标，出现Function Builder对话框。
在Function Builder中的Define a runtime function栏中输入如下语句: “IF(time-5/12:20* (1-cos(6/5*360d*time)), 40, IF(time-7/12: 40, 40, IF(time-11/12: 40*(2.75-3*time+ 1/(2*pi)
*sin(3*2*pi*time-3.5*pi)), 0, IF(time-1:0，0，0))))”，然后点击，如果出现“Function syntax is correct”对话框，则表示输入的语句没有语法格式上的错误，如图3-9所示;否则输入语句中存在格式上的错误。然后一直点“OK”，直到退出Joint Motion对话框。
选择仿真(Simulation)图标，将仿真停止时间(End Time)设置为1，为了使由轨迹生成的凸轮轮廓曲线光滑，而又缩短计算机生成曲线的计算时间，综合这两方面的要求，我们这里将输出结果(轨迹)的总步数(Steps)设置为100。点击仿真按钮(Play);当仿真结束，点击复位按钮(Rewind)。
图3-8 Joint Motion对话框 图 3-9 Function Builder对话框
在ADAMS/View菜单栏中，选择Revive下拉菜单中的Create Trace Spline命令，然后用鼠标左键点击球体(PART_3)，接着在原地右击鼠标，在弹出的Select对话框中选择PART_3.cm，之后点击对话框左下角的“OK”按钮，最后用鼠标左键点击机架(ground)，凸轮的轨迹曲线(BSpline: GCURVE_3)如图3-10所示。
图3-10 凸轮的轮廓曲线
3.4 创建凸轮实体
凸轮的轨迹曲线生成后，在球体(PART_2)上右击鼠标，选择Part: PART_2?Delete，出现如图3-11所示的对话框，表示将要删除球体及其与之相关的约束和运动副。点击Delete All，删除球体(PART_2)。
图3-11 删除命令的提示框
在球体(PART_3)上右击鼠标，选择Part: PART_3?Delete，同样出现图3-11所示的对话框，点击Delete All，删除球体(PART_3)。删除之后的图形如图3-12所示。
图3-12 删除球体之后的图形 图3-13 几何尺寸修改对话框
在曲线上右击鼠标，选“--Bspline: GCURVE_3?Modify”，出现Modify Geometric Spline
对话框，如图3-13所示。点击对话框中的Location table图标，打开Location Table 对话框，如图3-14所示。
图3-14 Location Table 对话框
在Location Table对话框中，点击“Write”按钮，出现Select File保存对话框，如图3-15所示，在文件名栏中输入保存名“tuluen.dat”(名字可以随意取，但不要忘记后缀“.dat”)，然后点击“打开”，进行保存。最后点击“OK”按钮两次，分别退出Location Table对话框和Modify Geometric Spline对话框。
图3-15 保存对话框
在ADAMS/View零件库中选择样条曲线(Spline)图标，参数选择如图3-16所示。在ADAMS/View工作窗口中用鼠标左键随意选取12个不同的点(至少要取8个点)，然后点击鼠标右键进行确定。如图3-17所示，图中绿色的闭合曲线就是所画的样条曲线，曲线上11个红色的小块表示11个所取的点。
图3-16 参数选择 图3-17 绘制样条曲线
在所画的样条曲线(绿颜色的)上右击鼠标，选择--Bspline: GCURVE_4?Modify，出现Modify Geometric Spline对话框，如图3-18所示，在该对话框中选择Location table图标，出现Location Table对话框，如图3-19所示。由于每个人所画的样条曲线的不一样，相应的X、Y、Z坐标也就不一样。
图3-18 几何尺寸修改对话框 图3-19 Location Table 对话框
在Location Table对话框中，点击“Read”按钮，打开上面保存的“tuluen.dat”文件。则Location Table对话框中的X、Y、Z坐标值产生了变化，如图3-20所示。然后点击“OK”按钮两次，分别退出Location Table对话框和Modify Geometric Spline对话框。则在步骤4.5中所画的样条曲线(绿色的)变成了与轨迹曲线(BSpline: GCURVE_3)(白色的)一模一样的曲线。如图3-21所示。
图3-20 倒入新的X、Y、Z坐标值 图3-21 采用新的坐标值后的样条曲线
在ADAMS/View中位置/方向库中选择位置-平移图标，参数选择如图3-22所示。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键点击样条曲线(绿色的)，并选择该曲线上的一点(PART_5.MARKER_10)，然后，移动光标选择轨迹曲线(白色的)上的一点(ground.MARKER_9)，如图3-23所表示。最后点击鼠标左键确定，两条闭合曲线重叠在一起，如图3-24所示。
图3-22 参数选择 图3-23 平移前的闭合样条曲线
图3-24 平移后的闭合样条曲线 图3-25 删除轨迹曲线
在样条曲线上，如图3-25所示右击鼠标，在弹出的菜单中，选择“--Bspline:GCURVE_3?Delete”，删除最开始生成的轨迹曲线(因为该闭合样条曲线与机架固结在一起)。
在ADAMS/View中零件库中选择拉伸图标，参数选择如图3-26，在ADAMS/View工作窗口中用鼠标左键连续点击闭合样条曲线两次(第一次选择PART_5，第二次选择PART_5.GCURVE_4)，之后一个凸轮实体拉伸出来。如图3-27所示，图中的凸轮是旋转后的形状。
图3-26 参数选择 图3-27 凸轮实体 3.5 创建尖顶从动件
在ADAMS/View中零件库中选择圆柱体图标，参数选择New Part，其他参数(Length、Radius)可以不选择。在ADAMS/View工作窗口中用鼠标选择点击坐标(0，100，0)(因为本设计的对象是尖顶直动从动件盘形凸轮机构，根据机械原理，这种机构中从动件和凸轮之间没有偏距，因此，从动件需要创建在凸轮的正上方，并且位置选择要合理，不要太高)，如果选择不准确，可以同时按住Ctrl键，进行强制选择。然后选择点击坐标(0，180，0)(从动件的长度选择对后面的受力分析有影响，从动件的长度越长，质量越大，对凸轮的压力也越大)，一个圆柱体创建出来，如图3-28所示。
图3-28 创建圆柱体 图3-29 创建截锥体 图3-30 尖顶从动件
在ADAMS/View中零件库中选择截锥体图标，参数选择Add to Part，其他参数
(Length、Bottom Radius、Top Radius)可以不选择。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键点击圆柱体(PART_10)，接着选择圆柱体底面上的Marker点(PART_10.MARKER_12)，然后选择凸轮(闭合样条曲线)上的Marker点(PART_5.MARKER_10)。一个截锥体创建出来，并且和圆柱体固结在一起。如图3-29所示。
在截锥体上右击鼠标，选择“--Frustum:FRUSTUM_7?Modify”，在弹出的对话框中，将Top Radius项的值改为(0.0mm)，Bottom Radius项的值改为(10.0mm)(此半径值和圆柱体的半径相同)。点击“OK”确定。修改后的尖顶从动件如图3-30示。 3.6 创建凸轮和尖顶从动件之间的接触(Contact)
选择ADAMS/View零件库中的“Marker”按钮，参数选择Add to Part和Global XY。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择截锥体(PART_10)，然后在截锥体的尖顶处右击鼠标，在弹出的Select对话框中选择PART_10. FRUSTUM_7.V1。如图3-31所示。点击“OK”确定，在尖顶从动件处创建出一个Marker点。如图3-32中显亮的坐标。
图3-31 选择要创建Marker点的位置 图3-32 创建在尖顶处的Marker点
选择ADAMS/View力库中的接触(Contact)按钮，在弹出的Create Contact对话框中，Contact Type项选择Point to Curve;Marker项选择MARKER_14(就是步骤6.1中所创建的Marker点);Curve项选择GCURVE_4;其他项修改如如图3-33所示。然后点击“OK”确认。图3-34中显亮的标志表示尖顶从动件和凸轮之间的接触是点与线的接触。 3.7 创建移动副和旋转副
因为在凸轮转动的过程中，尖顶从动件做上下运动。所以只要在尖顶从动件上创建一个垂直方向的移动副就可以得到需要的运动。
选择ADAMS/View约束库中的移动副(Joint: Translational)按钮，参数选择2 Bod-1 Loc和Pick Feature。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择圆柱体(PART_10)，然后选择机架(ground)，接着选择圆柱体上的PART_10.cm，这时会出现一个白色的箭头，移动光标，使箭头的方向垂直向上，如图3-35所示。最后点击鼠标左键确认。图3-36中显亮
的部分就是创建出来的移动副。
图3-33 定义接触类型的对话框 图3-34 创建出来的接触
图3-35 定义移动副的方向 图3-36 从动件上的移动副
凸轮做旋转运动，因此凸轮上需要加一个旋转副。选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Revolute)按钮，参数选择2 Bod-1 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中用鼠标左键先点击凸轮(PART_5)，在点击机架(ground)，然后按住Ctrl键点击坐标原点(0，0，0)，一个旋转副创建出来，如图3-37所示。图中显亮的部分就是旋转副，该旋转副定义了凸轮和机架之间的运动关系。
3.8 创建驱动
在ADAMS/View驱动库中选择旋转驱动(Rotational Joint Motion)按钮，在Speed一栏中输入360，360表示旋转驱动每秒钟逆时钟旋转360度。在ADAMS/View工作窗口中，用鼠标左键点击步骤7.3中创建出来的旋转副(JOINT_2)，一个旋转驱动创建出来，如图
3-38所示，图中显亮的部分为旋转驱动。
图3-37 创建旋转副 图3-38 创建旋转驱动 3.9 保存模型
在ADAMS/View中，选择“File”菜单中的“Save Database As”命令，如图3-39所示。系统弹出保存模型对话框，输入保存的路径和模型名称，按“OK”，保存尖顶直动从动件盘形凸轮机构模型:tuluen.bin，如图3-40所示。
图3-39 保存模型命令 图3-40 保存模型对话框
点击主工具箱的仿真按钮，设置仿真终止时间(End Time)为3，仿真工作步长(Step Size)为0.01，然后点击开始仿真按钮，如图3-41所示，系统进行仿真，观察模型的运动情况。点击图3-41左下角的Render按钮，本设计的尖顶直动从动件盘形凸轮机构的整体模型如图3-42所示。
图3-41 仿真选项 图3-42 尖顶直动从动件盘形凸轮机构 3.10 测试模型
测量位移。在ADAMS/View菜单栏中，选择Build?Measure?Point-to-Point?New，如图3-43所示，进行点与点之间的位移测量。系统弹出点与点之间测量的对话框，将光标放在被测量的点(To Point)栏中，按鼠标右键，选择Marker?Browse，如图3-44所示。
图3-43 进行点与点之间测量的命令 图3-44 点与点之间测量的对话框
在弹出的Database Navigator的对话框中，选择PART_10下面的MARKER_14(因为该点是尖顶与凸轮接触的点)。然后点击该对话框下面的OK按钮。如图3-45所示。同样在图3-44中的参考点(From Point)栏中，按鼠标右键，选择Marker?Browse，在弹出的Database Navigator的对话框中，选择ground下面的MARKER_18(该点是坐标原点)，然后点击该对话框下面的OK按钮。如图3-46所示。
图3-45 选择被测量的点 图3-46 选择参考点
在图3-47中的Characteristic栏中选择Translational displacement，在Component栏中选择mag。然后点击对话框下面的OK确认。生成的时间-位移曲线如图3-48所示。
图3-47 点与点之间测量位移对话框 图3-48 时间位移曲线
在本设计中，速度和加速度的测量的过程和位移的过程几乎一样，只是在点与点之间测量对话框(Point to Point Measure)中的Characteristic项，分别选为Translational velocity，如图3-49所示，或者Translational acceleration，如图3-50所示。
图3-49点与点之间测量速度对话框 图3-50 点与点之间测量加速度对话框
图3-51 旋转副属性修改命令 图3-52 修改对话框
测量凸轮旋转中心的旋转副的受力的大小。在ADAMS/View工作窗口中用鼠标右键点击凸轮中心，选择Modify命令，如图3-51所示，在弹出的修改对话框中选择测量(Measures)图标，如图3-52所示。在弹出的测量对话框中，将Component栏设置为mag，将From/At栏设置为PART_5.MARKER_17(或者ground.MARKER_18)(选择前者，表示测量的是凸轮对机架的压力，选择后者，表示测量的是地面对凸轮的支持力，它们是一对作用力和反作用力。)其他的可以不改变，如图3-53所示。
图3-53 测量对话框的设置 图3-54 旋转副的受力曲线图
最后点击OK按钮两次，分别退出图3-53、图3-52对话框，注意:不要点击Apply按钮。生成的旋转副的受力曲线如图3-54所示。
仿真模型。点击仿真按钮，设置仿真终止时间(End Time)为3，仿真工作步长(Step Size)为0.01，然后点击开始仿真按钮，进行仿真，观察模型的运动仿真情况，尖顶直动从动件上的顶点的位移、速度、加速度的变化情况分别如图3-55、图3-56、图3-57所示，凸轮的旋转副的受力情况如图3-58所示。
图3-55 尖顶直动从动件上顶点的时间-位移曲线 图3-56 尖顶直动从动件上顶点的时间-速度曲线
图3-57 尖顶直动从动件上顶点的时间-加速度曲线 图3-58凸轮上旋转副的受力-时间曲线
保存模型，在ADAMS/View中，选择“File”菜单中的“Save Database”命令，系统提示是否创建备分文件，如图3-59所示，选择“NO”，保存尖顶直动从动件盘形凸轮机构模型。
图3-59 系统提示
第4章 定轴轮系齿轮传动
,有一对外啮合渐开线直齿圆柱体齿轮传动.已知，z,50,z,25,m,4mm,,,2012
两个齿轮的厚度都是50mm。
4.1 启动ADAMS
双击桌面上ADAMS/View的快捷图标,打开ADAMS/View。在欢迎对话框中选择“Create a new model”，在模型名称(Model name)栏中输入:dingzhouluenxi ;在重力名称(Gravity)栏中选择“Earth Normal (-Global Y)”;在单位名称(Units)栏中选择“MMKS –mm,kg,N,s,deg”。如图4-1所示。
图4-1 欢迎对话框
4.2 设置工作环境
对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在ADAMS/View菜单栏中，选择设置(Setting)下拉菜单中的工作网格(Working Grid)命令。系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size)中的X和Y分别设置成750mm和500mm，间距(Spacing)中的X和Y都设置成50mm。然后点击“OK”确定。如图4-2所表示。
用鼠标左键点击选择(Select)图标，控制面板出现在工具箱中。
用鼠标左键点击动态放大(Dynamic Zoom)图标，在模型窗口中，点击鼠标左键并按住不放，移动鼠标进行放大或缩小。
图4-2 设置工作网格对话框 图4-3 设置圆柱体选项
4.3 创建齿轮
在ADAMS/View零件库中选择圆柱体(Cylinder)图标，参数选择为“New Part”，长度(Length)选择50mm(齿轮的厚度)，半径(Radius)选择100mm。如图4-3所示。
在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标任意左键选择点(0，0，0)mm，然后选择点(0，50，0)。则一个圆柱体(PART_2)创建出来。如图4-4所示。
图4-4 创建圆柱体(齿轮)
在ADAMS/View中位置/方向库中选择位置旋转(Position: Rotate…)图标，在角度(Angle)一栏中输入90，表示将对象旋转90度。如图4-5所示。在ADAMS/View窗口中用鼠标左键选择圆柱体，将出来一个白色箭头，移动光标，使白色箭头的位置和指向如图4-6
所示。然后点击鼠标左键，旋转后的圆柱体如图4-7所示。
图4-5 位置旋转选项图 图4-6 圆柱体的位置旋转
图4-7 旋转90后的圆柱体 图4-8设置圆柱体选项
在ADAMS/View零件库中选择圆柱体(Cylinder)图标，参数选择为“New Part”， 长度(Length)选择50mm(齿轮的厚度)，半径(Radius)选择50mm，如图4-8所示。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择点(150，0，0)mm，然后选择点(150，50，0)。则一个圆柱体(PART_3)创建出来。如图4-9所示。
图4-9 创建圆柱体(齿轮) 图4-10 圆柱体的位置旋转
在ADAMS/View中位置/方向库中选择位置旋转(Position: Rotate…)图标，在角度(Angle)一栏中输入90，表示将对象旋转90度。在ADAMS/View窗口中用鼠标左键选择圆柱体，将出来一个白色箭头，移动光标，使白色箭头的位置和指向如图4-10所示。然后点
击鼠标左键，旋转后的圆柱体如图4-11所示。
图4-11 旋转90后的圆柱体
4.4 创建旋转副、齿轮副、旋转驱动
选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图标，参数选择2 Bod-1 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择齿轮(PART_2)，然后选择机架(ground)，接着选择齿轮上的PART_2.cm，如图4-12所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT_1)该旋转副连接机架和齿轮,使齿轮能相对机架旋转。
图4-12 齿轮上的旋转副 图4-13 蜗杆上的旋转副
再次选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图标，参数选择2 Bod-1 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择齿轮(PART_3)，然后选择机架(ground)，接着选择齿轮上的PART_3.cm，如图4-13所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT_2)该旋转副连接机架和齿轮,使齿轮能相对机架旋转。
创建完两个定轴齿轮上的旋转副后，还要创建两个定轴齿轮的啮合点(MARKER)。齿轮副的啮合点和旋转副必须有相同的参考连杆(机架)，并且啮合点Z轴的方向与齿轮的传动方向相同。所以在本题中，啮合点(MARKER)必须定义在机架(ground)上，机架可以看作机架。
选择ADAMS/View工具箱的动态选择(Dynamic Pick)图标，将两个齿轮的啮合处进行放大，再选择动态旋转图标，进行适当的旋转。选择ADAMS/View零件库中的标记点工具图标，参数选择如图4-14所示。选择坐标为(100，50，0)，如图4-15所示，图
中显亮的部分就是所创建的啮合点(MARKER_14)。
图 4-14 标记点的选项 图 4-15 蜗轮蜗杆的啮合点 图4-16 属性修改对话框
下面将对上面做出的啮合点进行位置移动和方位旋转,使该啮合点位于两齿轮中心线上,并使啮合点的Z轴方向与齿轮旋转方向相同。在ADAMS/View窗口中，在两个齿轮啮合处点击鼠标右键，选择--Maker: MARKER_14?Modify，如图4-16所示。
在弹出的对话框中，将Location栏的值100.0, 50.0, 0.0改为100.0, 25, 0.0(位置移动),将Orientation栏中的值0.0, 0.0, 0.0修改为0, 90, 0(方位旋转)。如图4-17所示。点击对话框下面的OK键进行确定，旋转后的啮合点(MARKER_14)如图4-18所示。从图中可以看出，啮合点的Z轴(蓝色)Z轴的方向与齿轮的啮合方向相同。
图 4-17 进行坐标轴的旋转 图 4-18 旋转后的啮合点
选择ADAMS/View约束库中的齿轮副(Gear)图标，在弹出的对话框中的Joint Name栏中，点击鼠标右键分别选择JOINT_1、JOINT_2。如图4-19所示。在Common Velocity Marker
栏中，点击鼠标右键选择啮合点(MARKER_14)。如图4-20所示，然后点击对话框下面的OK按钮，两个齿轮的齿轮副创建出来，如图4-21所示。
图4-19 齿轮副的创建对话框 图 4-20 齿轮副的创建要素
图4-21 定轴齿轮的齿轮副 图4-22 齿轮上的旋转驱动
在ADAMS/View驱动库中选择旋转驱动(Rotational Joint Motion)按钮，在Speed一栏中输入360，360表示旋转驱动每秒钟旋转360度。在ADAMS/View工作窗口中，两个齿轮中任选一个作为主动齿轮，本设计中选择左边的齿轮(红色的)，用鼠标左键点击齿轮上的旋转副(JOINT_1)，一个旋转驱动创建出来，如图4-22所示，图中显亮的部分为旋转驱动。
4.5 仿真模型
点击仿真按钮，设置仿真终止时间(End Time)为1，仿真工作步长(Step Size)为0.01,然后点击开始仿真按钮，进行仿真。
对小齿轮的进行运动分析。因为大齿轮的齿数为,小齿轮的齿数,模数z,50z,2512
,因此根据机械原理可以知道，对于标准外啮合渐开线直齿圆柱体齿轮传动,小齿m,4mm
轮的转速为大齿轮的2倍。对小齿轮的旋转副JOINT_2进行角位置分析。在ADAMS/View工作窗口中用鼠标右键点击小齿轮的旋转副JOINT_2，选择Modify命令，如图4-23所示，在弹出的修改对话框中选择测量(Measures)图标,如图4-24所示。
在弹出的测量对话框中，将Characteristic栏设置为Ax/Ay/Az Projected Rotation，将Component栏设置为Z,将From/At栏设置为PART_3.MARKER_5(或者ground.MARKER_6)，其他的设置如图4-25所示。然后点击对话框下面的“OK”确认。生成的时间-角度曲线如图4-26所示。
图4-23 旋转副属性修改命令 图4-24 修改对话框
图4-25 测量力对话框的设置 图4-26 时间和角度的曲线图
由图4-26可以知道,当大齿轮每秒逆时针转过360度时，小齿轮顺时针转过的角度为720度，符合标准外啮合渐开线直齿圆柱体齿轮传动角速度与齿轮的分度圆半径成反比。
参考文献
1 网络教程
2 牛军川编《ADMAS简单教程》PPT版
3 机械原理教材
3 其它ADAMS教程
范文五：机械结构优化设计分析_王永胜
3下? 2016年? 第 9期(总第 527期)
Quality and Safety 【质量与安全】
一、机械设计的流程
机械设计是开发和研究的重要组成部分。设计人员在设计 过程中,要提高自身设计水平,加快技术创新,为社会发展设 计出质量优良的生产和机械。第一,要确立良好的设计目标。 机械设计与开发要满足实际需要, 能够发挥其自身功能。 第二, 要严格遵守设计标准和要求,对具体的内容进行提炼,从而有 效设计任务和目标。第三,在承接设计任务书以后,要坚持合 适的原则,明确设计责任;还要组织设计方案,对设计方案进 行讨论,重视设计样品机械的关键环节和重要步骤,从而形成 最初的设计。第四,要组建优秀的项目团队,对方案进行深入 讨论,不断优化设计方案,控制方案变更。第五,要组织专家 对设计图纸进行严格的审核,保证设计质量,在图纸完成交付 以后,要针对存在的问题做好记录,为以后设计提供借鉴和帮 助。第六,在机械创建完成后,要做好机械的验收,设计师要 对机械进行检查,保证在发现问题时能够及时有效地解决,只 有在质量验收合格后,才能进行最后的交付使用。第七,在机 械安装过程中, 设计人员要在安装现场进行全程的监督和控制, 做好技术指导。第八,为保证机电和安装质量,要进行生产鉴 定和调试,根据机械使用的效果进行合理的评价和鉴定。以上 设计流程,缺一不可,需要设计人员不断提高自身设计水平, 采用先进的设计理念,保证设计质量。
二、机械设计过程中需要注意的问题
第一,在机械制造阶段,设计水平直接影响到预期效果,甚 至导致机械不能正常投入使用。因此,在设计过程中,设计人员 要与制造人员协调,多深入生产现场,认真听取制造工人和设计 人员的意见、建议,不断优化机械结构,提高机械的精密度。
第二, 在机械安装和调试阶段, 设计人员必须到施工现场, 技术指导和监督安装,调试的全过程,及时发现和处理出现 的各种技术问题。设计者要根据机械运行情况,获得第一手 资料,验证机械设计的合理性。同时,设计师要提高自身处 理现场问题的能力, 合理评价机械和机械使用后的效果、 质量。
三、做好机械结构优化设计的措施
1. 明确设计思路。设计思路是做好机械设计的重要基础。 为提高设计质量,设计人员要根据相关要求和目标进行初步设 计,模拟多种设计草图,同时进行全面的分析和讨论,提高设 计方案的合理性和可行性,不断增加草案修改的意见和建议, 最后确定设计的相关方案。在设计图纸完成以后,设计师要与 机械加工生产的单位进行沟通和交流,明确机械产品的设计思 路,为下一环节的设计做好铺垫,打好基础。设计人员还要与 生产经营单位进行互动交流,对设计过程中产生的纰漏或者问 题进行记录,为以后机械产品的设计、开发提供借鉴和帮助。
2. 机械优化设计与开发。在企业发展发展过程中,生产
是重中之重。而产品之间的竞争越来越激烈,对企业的生存 和发展造成不小的威胁。因此,要提升产品的竞争力,保证 产品的性能和质量。同时随着社会的发展,要求机器生产朝 着高速、高效、低耗的方向发展,要重视设计对系统和周围 环境的影响,提高机械设计的经济效益和社会效益。在机械 优化设计过程中,要不断利用计算机技术,计算精密,实现 机械设计的自动化,保证机械产品的质量。
四、仓储货架的设计
仓储货架是为了节省货物存放空间,增加库房利用率,由 立柱、横梁、层板及其他附件组成的立体存储货物的设施。在货 架设计中,首先,根据货物的重量、体积及库房的空间、搬运设 备的尺寸、存取的便利性来选用货架。中型货架主要用于层载 200~800kg, 单件货物重量较轻, 人工取货或使用登高车存取货, 通道尺寸预留小。重型货架用于层载 800~3000kg,货物较重, 使用托盘由叉车或堆高车等搬运设备存取货物,通道尺寸预留较 大。其次,确定货架的尺寸、层数、层载,通过这些参数计算确 认立柱、 横梁、 层板的尺寸。 立柱采用薄壁钢板经冲孔辊轧制而成, 外形截面如图 1所示,据其受载状态的不同,需分别按轴压构件 和压弯构件进行计算,计算采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 (GB50018—2002) 的相关公式。 横梁为 P 型梁 (图 2) 或抱焊梁, 首先计算横梁的截面形心,然后计算各惯性矩,计算弯曲中心的 位置,梁的扭矩在两端最大,弯矩在跨中最大,所以分别在最大 值处计算弯曲强度和扭转强度。取两者最大值计算出极限载荷, 最后乘以安全系数得出横梁的最大承载载荷。横梁长度越长它的 承载能力越差,所计算的数值在实际运用中要不断修改和完善。 层板用于中型货架, 重型货架不用层板, 需将货物码放到托盘上, 通过托盘放在货架上存取。
图 1 立柱外形截面 图 2 P 型梁外形截面
参考文献:
[1]李 小 刚 , 程 锦 , 刘 振 宇 , 等 . 基 于 双 层 更 新 Kriging 模 型 的 机 械 结 构 动 态 特 性 稳 健 优 化 设 计 [J].机 械 工 程 学 报 ,2014(3):165-173.
[2]史 凤 兰 . 机 械 结 构 优 化 设 计 发 展 综 述 [J].中 国 科 技 信 息 ,2010(22):134.
[3]李艳兵 . 机械结构设计的方法和基本要求 [J].黑龙江科技 信息 ,2007(24):4.
[4]汪久根. 论机械结构的设计 [J].教育教学论坛 ,2012(5):82-83.
(责任编辑:袁凌云)
机械结构优化设计分析
王永胜
(河北地龙仓储搬运设备制造有限公司,河北 石家庄 050021)
摘 要:机械结构优化设计具有综合性和专业性的特点,在设计过程中涉及方面很多,对设计人员的综合素质要 求很高。因此,本文就结合实际情况,对如何做好机械结构优化设计展开论述。
关键词:机械结构;设计流程;优化设计
中图分类号 :F293.3 文献标志码 :A 文章编号 :1000-8772(2016) 09-0181-01
收稿日期:2016-01-23
作者简介:王永胜(1983-),男,河北鹿泉人,大专,助理工程师。研究方向:仓储货架的设计。
