对于机械系统而言,ADAMS主要用于方案设计阶段的机构动力学仿真。我们可以看到,在ADAMS的最近几个版本中,除了把界面变得清爽易用外,也陆续添加了一些专门为机构设计的模块。到ADAMS2014版为止,它所添加的机构设计模块包含了凸轮机构,齿轮机构,链传动,带传动,绳传动以及轴承,电动机七个方面的支持。该模块的操作界面如下(在ADAMS/VIEW中):

本文将举一个例子,说明如何在ADAMS2014中对凸轮机构建模并仿真。
例子如下:
【问题】试设计一对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的轮廓曲线,已知凸轮基圆半径35mm,从动件行程40mm,其位移曲线如图。

【问题分析】
从上述推杆的位移曲线可以看出,推杆的运动包括四个过程:推程,远休止,回程,近休止。其中推程和回程均是一次多项式运动规律。
在给定了凸轮的基圆半径以后,使用作图法,可以在AUTOCA中设计出凸轮的工作廓线。
这里使用ADAMS2014来绘制该凸轮廓线,并查看其压力角的变化。
使用ADAMS2014提供的凸轮设计工具建模凸轮机构,需要有三个步骤:

(1)创建推杆的位移曲线
(2)根据(1)以及凸轮的参数创建凸轮廓线
(3)基于(1)和(2)以及其他设置创建凸轮机构。这主要包括创建推杆的几何体,推杆的运动形式,以及各运动副等。
下面使用上述步骤来创建该凸轮机构。
1. 准备工作
打开ADAMS2014,新建一个模型,设置长度单位是毫米,角度单位是度,由于要做运动学分析,忽略重力。

2. 创建推杆的位移曲线
点击machinery》cam中的第一个按钮如下图,开始创建推杆的位移曲线。
![图片]()
此时ADAMS会弹出对话框向导。
(2.1)指定推杆的运动形式及自变量。
![]()
(1)设置从动件的位移曲线自变量是凸轮转角。
(2)设定用函数构造器来设置推杆的运动规律
(3)设定从动件是平移。
进入下一步
(2.2)创建推杆的运动规律

如上图所示,
首先指定位移曲线分为4段
然后分段确定运动形式及相应参数。
第1段定义为直线,输入在Y轴的截距以及斜率。
第2段定义为常数,是水平直线
第3段定义为直线,输入在Y轴的截距以及斜率。
第2段定义为常数,是水平直线
进入下一步
(2.3)查看结果

在新弹出的对话框中用“plot”的方式查看ADAMS根据上述规律所生成的数据。
从上图可以看出,其运动规律与我们给定的是一样的。
进入下一步
(2.4)查看加速度
看一下,进入下一步
(2.5)优化位移曲线
不需要。进入下一步。
(2.6)结果

这是优化后的位移曲线。因为我们没有做优化,所以结果与前面一致。
按FINISH结束推杆运动规律的创建。
3. 创建凸轮的轮廓线
点击machinery》cam中的第2个按钮如下图,开始创建凸轮的轮廓线。

(3.1)设置凸轮的基本参数

按照上图,设置是
盘形凸轮;
基圆半径为35mm;
凸轮的厚度是10mm;
凸轮转动的方向是Z轴方向。
(3.2)确定创建凸轮轮廓的依据

分别指定:
从动件用上一步刚创建的从动件运动规律
这是一个对心凸轮机构
推杆在平移
是尖顶推杆
(3.3)浏览凸轮轮廓线上的点数据集

按FINISH退出凸轮的创建。
则主窗口中凸轮出现。

4. 创建凸轮机构
点击machinery》cam中的第3个按钮如下图,开始创建凸轮的轮廓线。

(4.1)指定名字

这里指定凸轮机构的名字,推杆的名字,以及凸轮轮廓。
直接下一步。
(4.2)确定从动件的个数以及凸轮-从动件之间的连接方式

这里设定只用一个从动件,二者之间用约束的形式连接。
直接下一步。
(4.3)确定凸轮。

使用前面所创建的凸轮。
下一步。
(4.4)确定凸轮和地面的连接方式。

选择凸轮与地面通过转动副相互连接。
下一步。
(4.5)指定从动件的形状及运动形式。

这里只能浏览,
它是尖顶,平移,对心。
下一步。
(4.6)指定从动件的几何参数

设定推杆的总长为100mm,尖端是20mm,其截面为5mm的圆形,直立。
下一步。
(4.7)指定从动件与机架之间的连接方式

确定它与地面之间是移动副。
下一步。
(4.8)空。
下一步。
(4.9)指定推杆上所施加的载荷
不施加。

下一步。
(4.10)定义质量参数。

使用默认值,完成。
创建的凸轮机构如下图所示。

5. 施加驱动
给凸轮-地面之间的转动副施加旋转驱动。
驱动使用默认值。

6. 仿真
仿真12秒,100步,进行运动学仿真。

7. 后处理
按F8进入到后处理器。
(1)查看运动学仿真的动画。

(2)查看推杆的运动规律。

可见,推杆的运动规律与输入一致。这证明凸轮的轮廓设计是正确的。
(3)查看压力角。

可见,最大的压力角为25度左右。一般直动推杆的许用压力角为30度,所以这里压力角是满足要求的。
【总结】
ADAMS2014提供了一套完善的工具用于创建凸轮机构,只要预先确定了一些基本参数,在输入推杆的运动规律后,就可以方便的创建出凸轮机构,并给出压力角。实际上,它能够计算的参数还有很多,限于篇幅,不再赘述。