曲柄連桿機構(gòu)運動學(xué)仿真

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1、沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 課程設(shè)計任務(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 班級學(xué)號 課程設(shè)計題目 曲柄連桿機構(gòu)運動學(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)行運動學(xué)分析的能力，運動副及約束的添加要正確， 仿真結(jié)果要合理 3. 對分析結(jié)果進(jìn)行分析及說明。 4. 課程設(shè)計說明書的內(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構(gòu)建模，利用ADAMS軟件完成曲柄連 桿機構(gòu)的運動學(xué)分析，并完成課程設(shè)計說明書。 工作計劃：應(yīng)用CATIA軟件作為設(shè)

2、計工具，完成曲柄連桿機構(gòu)的建模，并利用 ADAM進(jìn)行曲柄連桿機構(gòu)運動學(xué)分析。要求正確完成曲柄連桿機構(gòu)的建模，并將 模型導(dǎo)入到ADAM中完成運動學(xué)分析。對分析結(jié)果進(jìn)行必要的說明。 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)計方案 1天 2、 曲柄連桿機構(gòu)的實體建模4天 3、 曲柄連桿機構(gòu)的運動學(xué)仿真3天 4、 說明書撰寫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： 201 年 月曰 1緒論 錯誤！未定義書簽。 1.1 CATIAV5軟件介紹 錯誤！未定義書簽。 1.2 ADAM軟件介紹 錯誤

3、！未定義書簽。 1.3 SMDESIGNE嗽件介紹 錯誤！未定義書簽。 1.4本次課程設(shè)計的主要內(nèi)容及目的 錯誤！未定義書簽。 2曲柄連桿機構(gòu)的建模 錯誤！未定義書簽。 2.1活塞的建模 錯誤！未定義書簽。 2.2活塞銷的建模 錯誤！未定義書簽。 2.3連桿的建模 錯誤！未定義書簽。 2.4曲軸的建模 錯誤！未定義書簽。 2.5汽缸體的建模 錯誤！未定義書簽。 3曲柄連桿機構(gòu)的裝配 錯誤！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 錯誤！未定義書簽 4 曲柄連桿機構(gòu)導(dǎo)入ADAMS 錯誤！未定義書簽。 4.1

4、曲柄連桿機構(gòu)各個零部件之間運動副分析 錯誤！未定義書簽。 4.2曲柄連桿機構(gòu)各個零部件之間運動副建立 錯誤！未定義書簽。 4.3曲柄連桿機構(gòu)導(dǎo)入 ADAMS 錯誤！未定義書簽。 5曲柄連桿機構(gòu)的運動學(xué)分析 錯誤！未定義書簽。 結(jié)束語 錯誤！未定義書簽。 參考文獻(xiàn) 錯誤！未定義書簽。 II 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 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、工業(yè)設(shè)計、三維建模、分析計算、動態(tài)模擬與仿真、工程圖的 生成、生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過程，其中還包括了大量的電纜和管道布線、各種模具設(shè)計 與分析、人機交換等實用模塊。CATIA V5不但能保證企業(yè)內(nèi)部設(shè)計部門之間的協(xié)同設(shè) 計功能而且還可以提供企業(yè)整個集成的設(shè)計流程和端對端的解決方案。 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。法國的幻影 2000系列戰(zhàn)斗 機就是使用CATIA V5進(jìn)行設(shè)計的一個典范；波音 777客機則使用CATIA V5實現(xiàn)了無 圖紙設(shè)計。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、 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、二維工程藍(lán)圖繪制、復(fù)雜空間曲面 設(shè)計與驗證、三維計算機輔助加工制造、加工軌跡模擬、機構(gòu)設(shè)計及運動分析、標(biāo)準(zhǔn)零 件管理。 1.2 ADAMS軟件介紹 ADAMS 即機械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析 (Automatic Dynam

7、ic Analysis of Mechanical Systems，該軟件是美國 MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的虛擬樣機分析軟 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 械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析軟件國際市場份額的統(tǒng)計資料，ADAM軟件銷售總額近八千萬美元、 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、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機 械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論中的拉格郎日方程方法，建立系 統(tǒng)動力學(xué)方程，對虛擬機械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(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)測機械系統(tǒng)的性能、運動范圍、 碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。 ADAMS 一方面是虛擬樣機分析的應(yīng)用軟件，用戶可以運用該軟件非常方便地對虛 擬機械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)分析。另一方面，又是虛擬樣機分析開發(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分析的 二次開發(fā)工具平臺。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展的方式獲取 MSC.Software公司仿真 工具和技術(shù)，從而在整個產(chǎn)品生命周期中減少設(shè)計和物理試驗的成本。 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仿真解決方案無縫集成到CAD環(huán)境 中，側(cè)重于對產(chǎn)品。 進(jìn)行多學(xué)科綜合的特性評估，例如結(jié)構(gòu)線性、動力學(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立的 VPD產(chǎn)品之間 提供了無縫的雙向鏈接。SimDesigner垂直應(yīng)用類產(chǎn)品可以在 CATIA V5環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn) 品評估及流程知識的捕獲、存儲和重新利用，這些知識涉及產(chǎn)品制造、測試和驗證等各 個方面。 SimDesigner當(dāng)前提供了三個產(chǎn)品配置，為解決特定類型的相關(guān)問題提供了一組分 析產(chǎn)品。 1.4 本次課程設(shè)計的主要內(nèi)容及目的 本次課程設(shè)計主要內(nèi)容：利用 CATIA軟件中的零件設(shè)計模塊對曲柄連桿機構(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軟件對曲柄連桿機構(gòu)進(jìn)行運動學(xué)仿真和分析。 本次課程設(shè)計的主要目的：通過完成以上的內(nèi)容，對 CATIA軟件零件設(shè)計模塊、 裝配模塊和ADAMS軟件運動仿真及分析的應(yīng)用有了更加深入的了解， 對軟件的操作更 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---機械設(shè)計---零件設(shè)計，進(jìn)入繪制活塞的工作模塊(如圖2.1), 點擊平面圖標(biāo) 并選XOY平面，將XO

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

13、輪廓 ⑹點擊退出工作臺圖標(biāo)…退出草圖，點擊凹槽圖標(biāo) ◎打凹槽，深度51mm。 (7) 點擊草圖圖標(biāo) 、并選XOZ平面進(jìn)入草圖，點擊畫圓圖標(biāo) -以(0，371.5)為圓 心，半徑9mm建圓。 (8) 點擊退出工作臺圖標(biāo) 退出草圖，點擊凹槽圖標(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 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 # 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 圖

14、2.3打活塞銷孔 # 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 2.2 活塞銷的建模 活塞銷直徑18mm,長度73mm,繪制活塞銷三維圖步驟如下： (1) 打開CATIA---開始---機械設(shè)計---零件設(shè)計，進(jìn)入繪制活塞銷的工作模塊，點擊 平面圖標(biāo) 并選XOZ平面，將XOZ平面平移-200mm。 ⑵ 點擊草圖圖標(biāo) 竺并選平移后的平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點擊畫圓圖標(biāo) 二，以 (0,0)為圓心，半徑9mm建圓。 ⑶點擊退出工作臺圖標(biāo) ：退出草圖，點擊凸臺圖標(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---機械設(shè)計---零件設(shè)計，進(jìn)入繪制連桿的工作模塊。 凰 OI (2) 點擊草圖圖標(biāo) ▼并選XOZ平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點擊畫圓圖標(biāo) "，以(0,0) 為圓心，做兩個同心圓，半徑分別為9mm，13.5mm，點擊退出工作臺圖標(biāo) 退出草圖， 點擊凸臺圖標(biāo) ?，選中鏡像范圍，向兩邊各拉伸14mm。 (3) 點擊草圖圖標(biāo) 竺并選平移后的平面進(jìn)入草圖繪制模塊， 點擊畫圓圖標(biāo),以 rh (0,-150)為圓心，做兩個同

16、心圓，半徑分別為21.5mm, 28mm點擊退出工作臺圖標(biāo) ?退 出草圖，點擊凸臺圖標(biāo) ”，選中鏡像范圍，向兩邊各拉伸16mm。 (4) 點擊草圖圖標(biāo) 耳并選XOY平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點擊投影3D元素圖標(biāo) 呂 將兩同心圓柱體的輪廓線投影在 XOY平面，點擊雙切線圖標(biāo) “十做直徑為18mm和 43mm圓的切線，然后點擊斷開圖標(biāo) 亍將直徑為27mm與56mm兩圓和兩條切線在交 點處斷開，點擊快速修剪圖標(biāo) 夕〒將多余部分修剪掉。 (5) 點擊退出工作臺圖標(biāo)…退出草圖，點擊凸臺圖標(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28mm，曲拐長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---機械設(shè)計---零件設(shè)計，進(jìn)入繪制曲軸的工作模塊，點擊 平面圖標(biāo) 并選XOZ平面，將XOZ平面平移200mm。 (2) 點擊草圖圖標(biāo)邑?并選平移后的平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點擊畫圓圖標(biāo) , 以(0,0)為圓心，半徑為20.5mm建圓。 (3) 點擊退出工作臺圖標(biāo) 國退出草圖，點擊凸臺圖標(biāo) ?拉伸28mm。 ⑷ 選擇圓柱體的一個底面并點擊草圖圖標(biāo) R進(jìn)入草圖，點擊畫圓圖標(biāo) ?，分別 以(0,0)和(0,

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

19、定|丄脈消 要鏡像前對象：—汀實任 圖2.7鏡像曲軸 2.5 汽缸體的建模 汽缸體長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---機械設(shè)計---零件設(shè)計，進(jìn)入繪制汽缸體的工作模塊，點擊 平面圖標(biāo) 并選XOY平面，將XOY平面平移1000mm。 (2) 點擊草圖圖標(biāo) ?并選平移后的平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點擊居中矩形圖標(biāo) ?，繪制以(0,0)為中心，邊長為100mm的正方形。 (3) 點擊退出工作臺圖標(biāo)…退出草圖，點擊凸臺圖標(biāo) ”拉伸362mm，選擇下底

20、面 nA 0 并點擊草圖圖標(biāo) j進(jìn)入草圖，點擊畫圓圖標(biāo) 匸于以(0,0)為圓心，半徑38mm建圓，點 擊退出工作臺圖標(biāo) T退出草圖，點擊凹槽圖標(biāo) "，凹槽深度342mm,點擊草圖圖標(biāo) 感 (*) I i并選XOZ平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點擊畫圓圖標(biāo) 7 以(0,738)為圓心，半徑20.5mm 建圓，點擊退出工作臺圖標(biāo) 凸退出草圖，點擊凹槽圖標(biāo)旦選擇鏡像范圍，凹槽深度 向兩側(cè)各50mm,點擊草圖圖標(biāo) ■并選YOZ平面進(jìn)入草圖繪制模塊，點擊投影 3D元 素圖標(biāo)”將長方體的四個邊投影在 yoz平面上，點擊平移圖標(biāo)點擊平移圖標(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,點擊 斷開圖標(biāo)整將平移后所得的直線在交點處斷開，點擊快速修剪圖標(biāo)「”將多余的線修剪 掉，點擊退出工作臺圖標(biāo) 凸退出草圖，點擊凹槽圖標(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 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 3曲柄連桿機構(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---機械設(shè)計---裝配設(shè)計，進(jìn)入裝配設(shè)計模塊(如圖3.1) ■ 5■- [Pr-5Ktlj Applications 丑垢曰旳呻乃怕M文博解弭應(yīng)國■&>-.工貝対折宦口程時 觀.遍帥.<倉r<帚闞宙畫 11 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 # 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 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)計模塊 ，出現(xiàn) (2) 點擊現(xiàn)有部件圖標(biāo) 再點擊裝配零件設(shè)計頁面左邊的 選擇文件對話框(如圖3.2)。 圖3.2文件選擇對話框  （3）依次點擊活塞，連桿，活塞銷，曲軸，汽缸體調(diào)出在 CATIA零件設(shè)計中所有曲 柄連桿

23、機構(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）點擊相合約束 ，再點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 點擊操作圖標(biāo) -，將活塞移動到和活塞銷，連桿小頭差不多的軸線位置，點 擊相合約束宀，再點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活塞移動到適當(dāng)位置 (7)點擊接觸約束圖標(biāo) ，選擇連桿大頭和曲軸，選擇曲面接觸，點擊操作圖標(biāo) -，將活塞，活塞銷，連桿，曲軸裝配起來(如圖3.7)。 圖3.7活塞、活塞銷、連桿、曲軸接觸約束 16 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 # 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 (8)點擊相合約束?，再點擊活

25、塞和汽缸體軸線，將活塞和汽缸體軸向定位，點 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，點擊操作圖標(biāo) ,， 選沿丫軸拖動，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 曲柄連桿機構(gòu)導(dǎo)入 ADAMS 4.1曲柄連桿機構(gòu)各個零部件之間運動副分析 點擊桌面上 SD圖標(biāo) ，進(jìn)入到仿真運動平臺分析，開始---數(shù)字模型---SD Motion WOrkbench,點擊文件---打開，導(dǎo)入裝配零件(如圖4.1) 圖4.1仿真運動平臺 任何一個機械要實現(xiàn)當(dāng)初預(yù)設(shè)的運動，都需要在各個零部件

26、之間建立各種運動副， 分析部分汽缸體模型，機架應(yīng)該選擇在汽缸體上，因為它是各個零部件裝配的基體組， 各個零件都通過汽缸體的承載來實現(xiàn)相互之間的運動。 曲軸和汽缸體之間應(yīng)該采用旋轉(zhuǎn) 副，因為它們之間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)運動，還可以在活塞銷孔內(nèi) 運動，使活塞銷磨損均勻。活塞和汽缸壁之間應(yīng)該采用移動副，這樣才可以使活塞在汽 缸壁內(nèi)運動。 4.2 曲柄連桿機構(gòu)各個零部件之間運動副建立 (1) 點擊 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，然后點擊曲軸的一端作為 Location。再點擊曲軸的 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)點擊Define a ground part圖標(biāo) ，將汽缸體定義為機架，固定在大地上 點擊 Insert a translational joint圖標(biāo) ，在 Definition 中, First Comp onent 選擇 汽缸體，Second Component選擇活塞，然后點擊活塞的一端作為 Location。再點擊活塞 的軸線，作為 Axis Direction，點擊確定。 (7) 點擊Simulate the current motion model圖標(biāo) "，運動仿真時間0.1s，仿真的 步數(shù)1

29、00，點擊Start,等計算結(jié)束后，關(guān)閉對話框(如圖4.3)。 (8) 點擊Play SOM results圖標(biāo) ，點擊開始按鈕，開始運動仿真，仿真運動結(jié)束, 檢查無誤后，保存文件。 圖4.3 Simulate 中設(shè)置仿真參數(shù) (9) 點擊 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 曲柄連桿機構(gòu)導(dǎo)入ADAMS (1)點擊桌面上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，點打開，再點0K(如圖4.4)，文件被成功導(dǎo)入。 圖4.4文件導(dǎo)入對話框 19 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 5曲柄連桿機構(gòu)的運動學(xué)分析 圖5.1 ADAMS仿真界面 (2)點擊運行圖標(biāo) ，運行運動仿真，設(shè)定運動結(jié)束時間 0.1，步數(shù)50，模擬曲 柄連桿機構(gòu)運動過程(如圖5.2) 圖5.2仿真參數(shù)的設(shè)置 20 沈陽理工大

31、學(xué)課程設(shè)計 # 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 (3) 右鍵選擇活塞，點擊 Measure命令，Characteristic中選擇CM position，即活塞 的中心點的位移，Component中選擇Z軸，點擊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，即活塞的中心點的速度，點擊 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,即活塞的中心點的加速度，點  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，點擊 Add Curves按鈕，再選擇 Part1_MEA_2 和 Part1_MEA_3，點 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\動的 速度是一條正弦曲線，符合活塞運動的實際情況，活塞的節(jié)點運動

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 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 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，點擊 Measure命令，Characteristic中選擇CM position，即曲軸的中心點的位移，Component中選擇Z軸

34、，點擊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，即曲軸的中心點的速度，點擊 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,即活塞的中心點的加速度，點 23 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 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 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計

35、 # 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計 (10)點擊Plotting圖標(biāo) ，進(jìn)入 ADAMS/Post Processor程序，在 Measure列表 中選擇 Part1_MEA_1，點擊 Add Curves 按鈕，再選擇 Part1_MEA_2 和 Part1_MEA_3， 點擊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 動的速度是一條正弦曲線，符合曲軸運動的實際情況，曲軸的節(jié)點運動圖像也是正弦曲 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 1課程設(shè)計的主要工作 本課題要求對曲柄連桿機構(gòu)的建模，裝配和仿真，通過閱讀一些科技文獻(xiàn)，對CATIA 在汽車設(shè)計方面做了詳細(xì)的研究，發(fā)動機是汽車的心臟，曲柄連桿機構(gòu)在發(fā)動機中起到 了非常重要的作用，利用 CATIA軟件對曲柄連桿機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，選用軟件中的機械設(shè) 計中零部件設(shè)計模塊進(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，所做圖形清晰流暢；最后用 ADAMS對曲柄連桿機構(gòu)進(jìn)行運動學(xué)仿真，得到的曲線 一目了然的反映了運動過程。 2課程設(shè)計中存在的不足 由于能力有限，在設(shè)計過程中，對

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