发布时间 : 2024/6/29 8:55:53 星期六 文章曲轴连杆机构的三维建模及运动仿真分析更新完毕开始阅读

沈阳理工大学课程设计

摘要： 三维模型虚拟设计是机械设计的必然趋势。该文简述利用三维设计软

件CATIA的强大功能,对曲轴-活塞-连杆机构实现了模型的虚拟设计、虚拟装配及运用ADAMS对其进行运动仿真。

关键词： CATIA ADAMS 运动仿真

目录

1绪论 ........................................................ 3

1.1研究内容 ................................................................................................................3 1.2所用CATIA及ADMAS软件的概括 .............................................................................3

2曲轴的CATIA三维建模 .......................................... 5

2.1创建第1主轴颈（一半）........................................................................................7

2.2创建曲拐 ................................................................................................................9 2.3创建第二轴颈及第二曲拐...................................................................................... 11 2.4创建其他的曲拐及轴颈 ................................................................................. 12 2.5对曲拐进行切除.................................................................................................... 12 2.6修饰曲轴 .............................................................................................................. 12 2.7通过镜像创建四缸发动机曲轴的全部曲拐，轴颈................................................... 13 2.8创建曲轴前端特征 ................................................................................................ 13 2.9创建曲轴后端特征 ................................................................................................ 13

3连杆-连杆头-活塞的CATIA三维建模 .............................. 15

3.1连杆的建模........................................................................................................... 15 3.2创建连杆头........................................................................................................... 19 3.3 活塞的创建 .......................................................................................................... 22

4曲轴，连杆，活塞，连杆头的装配 ................................ 25

4.1将连杆头与曲轴装配............................................................................................. 25

4.2将活塞与连杆装配 ................................................................................................ 25 4.3将连杆与曲轴装配 ................................................................................................ 26

5曲轴-连杆-活塞机构的运动学仿真分析 ............................ 27

5.1模型导入ADAMS..................................................................................................... 27 5.2 在曲轴-连杆-活塞机构上加载约束 ....................................................................... 27 5.3设定仿真参数 ....................................................................................................... 30 5.4进入ADMAS/PostProcessor进行曲线绘制 ............................................................. 31 5.5 结果分析 ............................................................................................................. 31

6结论 ....................................................... 32 参考文献 ..................................................... 33

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1绪论

1.1研究内容

运用CATIA软件进行三维实体建模，建立曲轴-活塞-连杆机构，然后将生成的实体导入ADAMS进行运动仿真分析。

1.2所用CATIA及ADMAS软件的概括

1.2.1CATIA软件

ATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。

1.2.2ADMAS软件

ADAMS，即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of

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Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc。)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS己经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近八千万美元，占据了51%的份额。

ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库，约束库，力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学，运动学和动力学分析，输出位移，速度，加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能，运动范围，碰撞检测，峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。

ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学，运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。ADAMS软件有两种操作系统的版本:UNIX版和Windows NT/2000版。本书将以Windows 2000版的ADAMS l2。0为蓝本进行介绍。

ADAMS软件由基本模块，扩展模块，接口模块，专业领域模块及工具箱5类模块组成，如表3-1所示。用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真，而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析。

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2曲轴的CATIA三维建模

打开CATIA软件，新建零件图，即“part”模式。进行零件建模程序。曲轴具体参数如表2.1。

图1.1 新建part 表2.1 曲轴的参数

长度/mm 半径/mm 其他参数

曲轴 674 — 1个 主轴颈 70 25 4节 连杆轴颈 53 20 4节 曲拐 16 40/32 圆心距70 倒角 — 1 多处 4