Adams&Workbench&Matlab四连杆机构运动学分析

Adams、Ansys Workbench和Matlab均广泛应用于工业领域中,不少从事和学习相关内容的科研工作者及在校生,也在不断对比不同软件之间的差异,因此本篇文章以简单的四连杆机构为例进行分析,对比不同软件中结果的差异。







图1为四连杆机构的基本尺寸长度,其中曲柄长度为100mm,连杆的长度为240mm,摇杆的长度为300mm。

Adams&Workbench&Matlab四连杆机构运动学分析的图1


图1 四连杆机构

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Adams分析

直接在Adams中进行模型的构建,同时创建好对应的连接关系,连接关系如下表所示。创建完成后Adams动力学模型如图2所示。

部件1 部件2 连接关系
大地 曲柄 转动副
曲柄 连杆 转动副
连杆 摇杆 转动副
摇杆 地面 转动副

Adams&Workbench&Matlab四连杆机构运动学分析的图2

图2 Adams动力学模型构建

同时在在曲柄与底面之间的转动副添加驱动,驱动函数为1d*Time。设置仿真时间为360s,仿真步长为360,通过仿真得到如图3所示的动画结果。


Adams&Workbench&Matlab四连杆机构运动学分析的图3

图3 运动动画(Adams)


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Workbench分析

使用三维建模软件SolidWorks模型创建,其尺寸与图1中一致。在Workbench中创建刚体动力学模块,将模型导入并创建好对应的连接关系,其连接关系如图4所示。并且在曲柄和地面之间的转动副添加载荷条件,仿真完成后得到如图5所示的动画结果。

Adams&Workbench&Matlab四连杆机构运动学分析的图4

图4 Workbench连接关系构建

Adams&Workbench&Matlab四连杆机构运动学分析的图5

图5 运动动画(Workbench)


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Matlab分析

已知四连杆机构的相关参数,通过数学公式便可推导出其运动学模型,并将其运动学模型利用Matlab语言进行编写,其代码如图6所示。

Adams&Workbench&Matlab四连杆机构运动学分析的图6

图6 Matlab代码


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结果对比

分别查看Adams、Ansys Workbench和Matlab中连杆与摇杆之间的夹角,其结果图分别如图7、图8和图9所示,结果表明,不同的软件得到的四连杆机构结果均一致。

Adams&Workbench&Matlab四连杆机构运动学分析的图7

图7 Adams仿真结果

Adams&Workbench&Matlab四连杆机构运动学分析的图8

图8 Workbench仿真结果

Adams&Workbench&Matlab四连杆机构运动学分析的图9

图9 Matlab仿真结果


文章来源:本硕博工程师俱乐部

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