基于ADAMS的瓦特六连杆机构运动学研究及仿真分析,你了解多少?

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基于ADAMS的瓦特六连杆机构运动学研究及仿真

瓦特六连杆是一种平面六连杆机构,其应用很广泛,就瓦特六连杆机构进行运动学分析,研究了其输出位移变化规律,还研究了其速度变化规律,也研究了其加速度变化规律,以瓦特六连杆机构在抽油机上的应用作为研究对象,通过ADAMS仿真得到该机构的运动情况,同时应用ANSYS软件对摇臂构件进行了模态分析,为该机构的动力学研究提供了依据。

常规型梁式抽油机借助平面四杆机构, 其从动件摆动角微小, 致使抽油机的冲程相对小,而运用瓦特六连杆机构, 能让输出摆角扩展到原先的4倍。借助Roberts定理设计的瓦特六连杆平动引导机构, 既能够达成类如开口钳的直线平动, 又可以达成运输机械搬运进程中的曲线平动。本文将该机构于抽油机上的应用当作研究对象, 探究瓦特Ⅱ型六连杆机构的运动学特性。

1瓦特六连杆机构及运动学分析

瓦特六连杆机构的基本构型有两种, 即瓦特I型与瓦特Ⅱ型

应用于抽油机的瓦特机构构型是属于第二种的,本文将瓦特Ⅱ型机构当作研究对象,分别针对它开展运动学研究以及模态分析。平面连杆机构首先最为关注的是其运动规律,瓦特Ⅱ型机构的构型以及各参数如同图2里面所展示的那样组成形式。

对于该六连杆机构,运动学分析能够通过两个四连杆矢量环进行求解而得出,要分两个矢量环来计算输出角位移。第一个四连杆矢量环的位移输出可当作第二个四连杆矢量环的输入,借此能够确定其精准的运动关系。

图2之中,R1到R8分别是两个矢量环对应杆在某一时刻的位置矢量,a、b、c、d、e、f、g、h分别是位置矢量的长度,也就是每个杆的杆长,θ1到θ7、γ2分别是位置矢量对应的角度且θ1等于0,γ2是常数,γ1是位置矢量R3和R5之间的夹角,是常数,那么第一个矢量环存在以下矢量关系:

ADAMS仿真抽油机应用_六连杆冲压机构设计_瓦特六连杆机构运动学分析

利用欧拉公式展开并将实部与虚部分开, 得:

能够求出六连杆机构之上各个点的位移,能够求出六连杆机构之上各个点的速度,能够求出六连杆机构之上各个点的加速度,进而了解其运动特性。

2.ADAMS仿真分析

研究与分析抽油机里的瓦特连杆机构,利用CYJ10 - 3 - 26B游梁式抽油机优化成瓦特六连杆机构后的各杆数据展开仿真,具体数据如下:

a等于1.00米,b等于2.82米,c等于2.65米,d等于3.84米,e等于1.22米,f等于0.32米,g等于0.33米,h等于1.00米,γ1等于20.00度,xg等于3.33米,yg等于0.86米,在ADAMS中利用各点坐标建立模型,选择运动仿真Kinematic,设置仿真时间为2秒,步长设置为400,以输出杆为研究对象,得到它的位移、速度、加速度变化规律。

3瓦特Ⅱ型机构的模态分析

分析瓦特Ⅱ型六连杆机构的运动学,求解出输出杆件位置变化规律,求解出输出杆件角速度变化规律,求解出输出杆件角加速度变化规律,同时以六连杆机构在抽油机中的模型为研究对象利用ADAMS仿真,仿真得到输出构件位移变化曲线,仿真得到输出构件速度变化曲线,仿真得到输出构件加速度变化曲线,并且对该机构摇臂杆进行模态分析,得到各阶固有频率,得到振型图,为下一步动力学分析奠定基础。