1、基于ADAM的多桿沖壓機構(gòu)運動仿真分析摘要：使用Adam歌件可以對多桿機構(gòu)進行建模和運動仿真分析，同時得出從動件的各類運動參數(shù)。本文建立了一個簡化的齒輪多桿沖壓機構(gòu)的模型，進行了運動仿真，對執(zhí)行機構(gòu)的重要參數(shù)并進行了測量和分析，判斷該機構(gòu)的運動是否滿足加工特性，為以后該類機構(gòu)的設(shè)計工作積累經(jīng)驗。關(guān)鍵詞：運動仿真分析；齒輪多桿機構(gòu)；Adams1引言連桿機構(gòu)是許多機械上都廣泛使用的運動機構(gòu)。它的構(gòu)件運動形式多樣，如可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動、擺動、移動和平面或空間復(fù)雜運動，有著顯著的優(yōu)點如：運動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，故磨損減小；制造方便，易獲得較高的精度和較大的機械效益等。故一般的鍛壓加工，沖

2、壓加工，插齒加工等都采用了多桿機構(gòu)的設(shè)計。本文分析的沖壓機構(gòu)在沖制零件時，沖床模具必須先以較大速度沖擊樣坯，然后以均勻速度進行擠壓成型，模具快速將成品推出型腔，最后，模具以較快速度完成返回行程。圖1為本文沖壓機構(gòu)簡圖。圖1齒輪沖壓機構(gòu)簡圖2沖壓主運動機構(gòu)及其工作原理齒輪多桿機構(gòu)的如圖1所示，構(gòu)件1、2為齒輪配合，齒輪1由電機驅(qū)動，連桿3連接大齒輪和4、5、6組成的曲柄滑塊機構(gòu)，當(dāng)主動齒輪1轉(zhuǎn)動時，從而實現(xiàn)滑塊6（沖床模具）的直線往復(fù)運動。3機構(gòu)的建模與仿真建模參數(shù)的確定在簡圖1中，設(shè)原動件1勻速轉(zhuǎn)動(m=2,z1=20,w=60r/min),齒輪(2m=2,z2=45),各桿件長度為l3=80

3、mm,l4=150mm,l5=98mm。模型的建立通過桿長條件，確立了初始位置的8個點的坐標，通過Adams中的TableEditor寫入如圖3.1QTableEditorforPointsinPMODEL_1zuizhongbanLoc_KL«_YLdc_ZPOINOli000000POINT2120000POINT_3瓠030000POINT4-10040000POINTL61M040Q00POINTL60000POINTJ«50000.0PQIMT_14由QIQPGQ圖3.1初始位置各構(gòu)件端點坐標寫入后的各端點建模如圖3.2圖3.2端點位置確定在POINT1和POIN

4、T7處分別建立大小齒輪的模型選擇MainToolbox中的圓柱模塊上創(chuàng)，分別以分度圓直徑40mm、90mm,厚度10mm建立齒輪模型，選擇國工具，對其翻轉(zhuǎn)，使其在Front面顯示為圖L"工3.4。選擇姑臼工具在兩圓的嚙合點處建立一個Maker,然后用匿I工具在此Maker處建立齒輪副，在圖3.3的對話框中分別選擇大小齒輪與Ground的回轉(zhuǎn)副、之前建立的Maker點形成完整的齒輪配合如圖3.4。圖3.3齒輪副參數(shù)設(shè)置對話框完成后的齒輪配合在加載動力后便可實現(xiàn)嚙合轉(zhuǎn)動。圖3.4齒輪配合建桿件建模在MainToolbox中選擇工匕I工具（如圖3.5）,Link處選擇NewPart,寬度和

5、厚度分別為30mm、10mm,依次連接POINT_2j口POINT_3POINT_邵口POINT_5POINT_用口POINTJ6在POINT_6處建立一個滑塊（沖壓模具），其長寬高分別70.0mm>40.0mm、30.0mm。在連桿與大齒輪，連桿間，連桿與機架處利用與疊建立旋轉(zhuǎn)副，選擇查翦工具建立滑塊與地面之間的移動副。至此，模型的:二:建立基本完成對小齒輪與地面之間的旋轉(zhuǎn)副施加轉(zhuǎn)動驅(qū)動，選擇叁J工具，使小齒輪實現(xiàn)逆時針回轉(zhuǎn)，角速度為360d*time（即60r/min,逆時針方向）。圖3.6模型初步建立M-dinT|(1Dem)圖3.53.2定義運動I-LengthXWidth|(3

6、Oom)F?DuRihN«wPart圖3.73.3仿真分析選才MMainToolbox里面的仿真按鈕圜使用提甲勺Default模式仿真，EndTime選擇為3,Steps為600。點擊開始仿真按鈕>I,進行仿真，可以觀察到機構(gòu)的運動狀況。4機構(gòu)運動特性仿真完成后，可以對滑塊的運動參數(shù)進行測量，分別得出其位移、速度、加速度曲線如圖4.14.3.1.02.0J,O4.D5.05.07.08.0Dne(sec)-O如2EE£1匚出-JO.D圖4.1位移曲線PART8MEA940D.0-300.0200.0100.0D.0-100.0'20000.01.0203.04

7、.05.D6.07.D3.0Time(sec)圖4.3加速度曲線5結(jié)論通過圖4.14.3的位移、速度、加速度曲線分析可以看出該機構(gòu)在0到0.6s時間加速，0.6s左右達到最大速度實現(xiàn)模具沖擊，0.6s到1s速度快速下降，勻速沖壓成型，然后是推擠成品出型腔，2.2s時快速回程，到2.6s一個周期完成。說明該機構(gòu)的設(shè)計大致符合沖壓機構(gòu)的工作要求，但是沖壓時刻到勻速沖壓減速過程時間過長，勻速沖壓時間過短，該機構(gòu)的模型還有待后期優(yōu)化。6結(jié)語本文運用ADAMS對一齒輪多桿機構(gòu)進行研究分析，獲得了該機構(gòu)的運動和動力特性。在ADAMS工作環(huán)境下建立模型并進行仿真分析，可以清楚地看到機構(gòu)的運動規(guī)律和運動特性，得到機構(gòu)的位移、速度和加速度曲線，而且應(yīng)用ADAMS軟件可以求出任意一點的絕對速度、絕對加速度和受力特性。ADAMS軟件在分析復(fù)雜機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)特性方面有強大的功能，通過本文對這一簡單機構(gòu)的研究分析方法，可以對其他復(fù)雜機械系統(tǒng)的動態(tài)仿真分析提供參考。參考文獻1石端偉機械動力學(xué)M.北京:中國電力出版社，2007.2孫恒，陳作模，葛文杰M.