连杆机构,齿轮机构和凸轮机构是机械原理中的三大机构,本篇说明如何对齿轮机构进行建模,并采用简单的线条来表示齿轮。
最后要创建的齿轮机构如下所示。
建模步骤如下
(1)准备工作
打开ADAMS,新建一个模型。
为醒目起见,改变模型窗口的背景为白色。在应用窗口的下方有一排按钮,右键选择最左边这个按钮,它是用来改变模型窗口背景的,选择白色。
结果如下
(2)在地面上创建3个marker定位。
从bodies页面下的construction中选择如图所示的marker。
在模型窗口中创建3个marker,位置如下。其中最左边的marker是主动轮的圆心,中间的是两个齿轮的啮合点,第三个是从动轮的圆心。
(3)创建两个齿轮。
齿轮用圆来建模。其按钮见下图中红色框框。
按下该按钮以后,注意选择右边细节视图如下
就是说要画出的是一个圆。
然后再界面中创建一个圆。第一个齿轮的圆心是左边这个marker,拖动圆经过中间这个marker时释放鼠标左键,则主动轮形成。
此时弹出一个信息窗口,里面的消息说,这个圆没有质量。因为我们要做的是运动学分析,不需要质量,所以不用理睬它。把信息窗口缩小,拖到见不到的地方去。
好了,接着用类似的方式创建第二个圆,就是从动轮。以最右边这个marker为圆心,拖动经过中间这个marker。
(4)创建两个转动副。
齿轮和地面之间都是转动副,按照上面一篇创建转动副的方式来创建齿轮和地面之间的转动副。
请务必注意,在创建转动副的时候,是有先后顺序要求的,一定要先选择齿轮,再选择地面,最后选择圆心这个marker.
为了判断所创建的运动副是否满足上述要求,可以进行检查,其方法如下。
在主动轮与地面的转动副处,右键弹出快捷菜单,选择如下,修改该转动副
弹出如下菜单
可以看到,第一个物体是part_2,就是主动轮,第二个物体是ground,地面。必须如此。如果发现不是这样的,请删除该转动副后,再重新选择。
删除对象的方法很简单,左键选择该对象后,按下键盘的CTRL+X就可以了。
(5)修改中间marker的方位。
模型中有3个marker,中间这个marker地位很特别。ADAMS要根据这marker的Z方向来确定两个齿轮啮合点的速度方向。ADAMS规定,这个marker的Z方向应该指向啮合点的速度方向。我们现在来看这个marker,它实际上是一个坐标系。
它的Y轴是向上,X轴向右,而Z轴则从屏幕内指向我们。这不是我们所希望的。我们希望它的Z轴向上,因此需要调整它的方向。
按下键盘上的快捷键R,然后拖动鼠标,转动视口。这里R是ROTATE的首字母,就是旋转的意思。
我们仔细观察这个坐标系,我们希望Z轴转到现在的Y轴方位,那么应该是把整个坐标系绕X轴转动-90度。
好。现在我们来操作。请注意窗口上方工具栏的这个按钮(红色框框内)它用于进行一些模型的移动操作
右键弹出窗口,选择下面的圆规按钮
得到下图的窗口。首先说明要重定位的对象是marker.
然后把鼠标移动到右边的编辑框内,右键弹出快捷菜单,选择pick.意思是说,我们要自己在窗口中选择该marker.
我们用鼠标在模型窗口中选择中间这个marker后,该移动窗口变化如下
现在我们要使得该marker围绕X轴转动-90度。
先修改最左边的编辑框如下,-90,就是说,准备转90度。
然后按下-90上面的X按钮,就是说请围绕X轴旋转-90度。模型窗口变化如下,Z坐标向上,好了。关闭上述精确移动窗口。
调整窗口回到下面状态。所谓调整无非是缩放,看主视图之类的。这些按钮在上面的工具栏上。
得到的结果如下
好,现在准备工作做好了。
(6)创建齿轮副。
我们刚才调整中间这个marker的目的,就是为了创建齿轮副。选择齿轮副按钮如下
弹出如下的窗口
我们需要关注的是下面的两个编辑框中的内容
joint name--是指,主动轮与地面之间的转动副名称;从动轮与地面之间转动副名称。
common velocity marker----公共速度标记点,就是我们刚才旋转方向的marker.
好。首先在joint name右边的编辑框中右键菜单中,选择pick.就是说我们要自己找这两个转动副
在界面中用鼠标依次选择这两个转动副,结果如下
然后再公共速度标志中选择中间这个marker,结果如下
然后选择OK,结束齿轮副的创建。通过旋转视口,我们可以观察齿轮副的模样。它就是一个齿轮的样子。
(7)施加驱动
现在给主动轮施加一个驱动。选择下图的转动按钮
施加到主动轮与地面之间的那个转动副上,结果如下。
(8)仿真。
选择下面的按钮
然后直接启动仿真。
我们发现仿真在进行,但是界面里面好像没有看到齿轮运转。这是为什么呢?
实际上,齿轮在转动。只是因为它是圆,不明显而已。
(9)改善模型。
现在主动轮上钻一个孔,以便看得清楚一些。
仍然选择圆形工具
注意先确定细节视图中的选项
我们选择了ADD TO PART,是说我们这个圆是准备加到主动轮上去的。下面的CIRCLE打钩说明要创建一个圆。
既然是ADD TO PART,那么需要先选择主动轮,再在主动轮的某个地方拉出一个圆。
按照类似的方式在从动轮上钻孔
好了。再次进行仿真。
大功告成。齿轮的确在旋转了。
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