(完整版)曲柄连杆机构运动学仿真--启林站长网

课程设计任务书

1 绪论 (1)

1.1 CATIAV5 软件介绍 (1)

1.2 ADAMS软件介绍 (1)

1.3 S IM D ESIGNER软件介绍 (2)

1.4 本次课程设计的主要内容及目的 (2)

2 曲柄连杆机构的建模 (3)

2.1 活塞的建模 (3)

2.2 活塞销的建模 (5)

2.3 连杆的建模 (5)

2.4 曲轴的建模 (6)

2.5 汽缸体的建模 (8)

3 曲柄连杆机构的装配 (10)

3.1 将各部件导入CATIA装配模块并利用约束命令确定位置关系 (10)

4 曲柄连杆机构导入ADAM.S (14)

4.1 曲柄连杆机构各个零部件之间运动副分析 (14)

4.2 曲柄连杆机构各个零部件之间运动副建立 (14)

4.3 曲柄连杆机构导入ADAM S (16)

5 曲柄连杆机构的运动学分析 (17)

结束语 (22)

参考文献 (23)

1 绪论

1.1 CATIA V5 软件介绍

CATIA V5( Computer-graphics Aided Three-dimensional Interactive Application ) 是法国Dassault公司于1975 年开发的一套完整的3D CAD/CAM/CAE 一体化软件。它的内容涵盖了产品概念设计、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的

生成、生产加工成产品的全过程，其中还包括了大量的电缆和管道布线、各种模具设计

与分析、人机交换等实用模块。CATIA V5 不但能保证企业内部设计部门之间的协同设

计功能而且还可以提供企业整个集成的设计流程和端对端的解决方案。CATIA V5 大量

应用于航空航天、汽车及摩托车行业、机械、电子、家电与3C产业、NC 加工等领域。

由于其功能的强大而完美，CATIA V5 已经成为三维CAD/CAM 领域的一面旗帜和争相遵从的标准，特别是在航空航天、汽车及摩托车领域。法国的幻影2000 系列战斗

机就是使用CATIA V5 进行设计的一个典范；波音777客机则使用CATIA V5 实现了无图纸设计。另外，CATIA V5 还用于制造米其林轮胎、伊莱克斯电冰箱和洗衣机、3M公司的粘合剂等。CATIA V5 不仅给用户提供了详细的解决方案，而且具有先进的开发性、集成性及灵活性。

CATIA V5 的主要功能有：三维几何图形设计、二维工程蓝图绘制、复杂空间曲面设计与验证、三维计算机辅助加工制造、加工轨迹模拟、机构设计及运动分析、标准零件管理。

1.2 ADAMS 软件介绍

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

1.3 SimDesigner 软件介绍

SimDesigner for CATIA V5 系列产品是构建于CAA V5 的体系结构上，并与Dassault Systemes公司达成密切合作伙伴关系而开发。

Simdesigner使CATIA用户能够以集成和可扩展的方式获取MSC.Software 公司仿真工具和技术，从而在整个产品生命周期中减少设计和物理试验的成本。

SimDesigner for CATIA V5 产品家族由创成式( Generative)产品系列、接口类产品系列、垂直应用产品系列和针对特定学科的配置组成。

SimDesigner 创成式产品系列将MSC.Software 仿真解决方案无缝集成到CAD 环境中，侧重于对产品。

进行多学科综合的特性评估，例如结构线性、动力学、热、结构非线性等。SimDesigner 接口类产品系列在CATIA 环境与客户所拥有的独立的VPD 产品之间提供了无缝的双向链接。SimDesigner 垂直应用类产品可以在CATIA V5 环境下进行产品评估及流程知识的捕获、存储和重新利用，这些知识涉及产品制造、测试和验证等各个方面。

SimDesigner 当前提供了三个产品配置，为解决特定类型的相关问题提供了一组分析产品。

1.4 本次课程设计的主要内容及目的

本次课程设计主要内容：利用CATIA 软件中的零件设计模块对曲柄连杆机构的所有零件进行建模，然后利用软件的装配模块把曲柄连杆机构的所有组成零件按照一定的位置关系进行装配，最后利用ADAMS 软件对曲柄连杆机构进行运动学仿真和分析。

本次课程设计的主要目的：通过完成以上的内容，对CATIA 软件零件设计模块、装配模块和ADAMS 软件运动仿真及分析的应用有了更加深入的了解，对软件的操作更加熟练，最终达到熟练掌握这门软件的目的。

2 曲柄连杆机构的建模

2.1 活塞的建模

活塞直径76mm，高61mm，裙部厚度3mm，活塞顶部厚20mm，活塞销孔直径18mm，活塞销孔中心到活塞顶部距离28.5mm，绘制活塞三维图步骤如下：

(1) 打开CATIA--- 开始---机械设计---零件设计，进入绘制活塞的工作模块(如图

2.1)，点击平面图标并选XOY 平面，将XOY 平面平移400mm。

图 2.1 零件设计模块

(2) 点击草图图标并选平移后的平面，进入草图绘制模块，点击画圆图标建圆，圆心坐标为(0,0)，半径为38mm。

(3) 点击退出工作台图标退出草图，点击凸台图标进行拉伸，拉伸61mm。