飞机飞行高度指示机构设计

机械原理课程虚拟样机仿真

实验报告

题 目： 飞机飞行高度指示机构设计 姓 名： 荣乔耕耘 学 号： 班 级： 131516

2015年6月4日

飞机飞行高度指示机构设计

荣乔耕耘

北京航空航天大学 宇航学院 （北京 100191）

摘 要

本文根据飞机飞行高度指示机构设计要求，首先在图纸上设计滑块摇杆机构草图，运用解析法分析了其角位移输出和传动角输出；并利用ADAMS软件对机构进行了建模仿真，得到了摇杆角位移和传动角的变化曲线；通过仿真结果与理论分析的比较，验证了理论分析的正确性；最后本文对滑块摇杆机构的应用作了简要介绍，并作出总结。

关键词： ADAMS；滑块摇杆机构；运动学分析

目 录

1、题目要求........................................................................................ 3 2、机构位置、传动角的求解 ............................................................. 3

求解机构位置 ................................................................................................................................ 3 求解传动角 .................................................................................................................................... 5

3、ADAMS软件仿真模型的建立及结果分析 ..................................... 5

仿真模型的建立 .............................................................................................................................. 5 仿真结果分析 .................................................................................................................................. 6

4、应用场合简介 ................................................................................ 7 5、结束语 ........................................................................................... 7

1、题目要求

如图1所示，因飞行高度的不同，大气压力发生变化，会使飞机上的膜盒发生变形，从而使C点产生位移。现在要求设计一个高度指示机构，将C点的位移转化为仪表指针DE的转动，进而指示飞机的飞行高度。

设计要求，铰链点C的最大位移为10mm，对应仪表指针的转角位90°，要求机构具有良好的传动特性，机构的许用传动角[]40。

图1 飞机飞行高度指示机构

2、机构位置、传动角的求解

求解机构位置

建立如图2所示的坐标系。C1C210mm，ODC145。滑块1（即膜盒）从C1运动到C2，摇杆3（即指针）摆动90°。

图2 机构设计坐标图

黄色滑块1为主动件，设其匀速直线沿Y轴向上运动，速度大小为：

v1mm/s (1)

则滑块位移表达式为：

y1t5t5(mm) (2) 下面求摇杆3的角位移。如图3所示，滑块1沿y轴向上运动至点C3，则

C1C3y5，摇杆运动到点E3，转角为，DC3d。

由余弦定理可知：

(y5)2(52)2d2 cos45 (3)

2(y5)52解得：

dy225 (4)

又由正弦定理可知：

则可得摇杆3角位移表达式： arcsiny52y502y5d (5) sinsin45 (6)

代入y=(-5)，0；代入y=5，90。符合要求。

图3 运动分析图

求解传动角

如图3所示，传动角图中DC3O，在滑块1从C1运动到C2过程中，传动角的变化规律是:459045。

min45 满足要求。

3、ADAMS软件仿真模型的建立及结果分析

仿真模型的建立

按着下面这组参数建立ADAMS模型：OC1OC2OD5mm，v1mm/s所建立滑块摇杆机构模型图如下所示。

图4 ADAMS机构模型图

仿真结果分析

通过仿真模型得到摇杆3角位移随滑块1运动时的变化曲线如图5所示，其中横坐标为滑块1的位移，纵坐标为摇杆3转动角度（注：模型中所测角为的余角，所以曲线呈下降趋势）。

图5 摇杆3随滑块1运动的角位移变化曲线

传动角 随滑块1运动时的变化规律如图6所示。由图可知，当图示所测角大于90°时，实际传动角大小等于所测角的补角，即180测。

图6 传动角随滑块运动的变化规律

4、应用场合简介

滑块摇杆机构的经典应用是手压抽水机，和本题不同之处在于手压抽水机的主动件是摇杆，从动件是滑块，所以严格上讲手压抽水机的模型应该为摇杆滑块机构。且手压抽水机具有急回特性，其空回行程快于工作行程。

5、结束语

通过学习ADAMS虚拟样机仿真分析软件，可以快速方便地建立滑块摇杆机构的模型，并对其进行运动学仿真。由于虚拟样机有别于物理样机，只要能够表达机构真实的运动情况即可，并不需要完全再现机构本身的所有细节。由于模型可进行参数化设计，可以实现模型的可更改性和关联性，对提高设计效率和产品系列化有重要意义。虚拟样机具有低成本，易复制，易系列化等特点，对于节约设计成本和缩短产品开发周期有重要意义。

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