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2024年3月28日发(作者：truckload)
摩天轮的运动Adams仿真
机汽学院 机制一班 学号：07116117 姓名：叶行 指导老师：王华杰
多自由度运动系统仿真是Adams的一项基本功能。在学习了Adams后，我决定
利用它进行一项工程实例仿真。我选择的工程实例为摩天轮。如下图1：
图1
显然，实际的摩天轮主要部件有七个：基座，立柱（一般为两个），横轴，轮辐，
轮架，载人厢，以及一个发动机。
用Adams按照摩天轮实际尺寸数据，实际质量来进行仿真研究显然是一个庞杂的
工程，也没有这个必要。因此，将摩天轮进行简化是一个必要步骤。以下为此次仿真的
主要步骤：
一：设计出仿真部件，按照实例合理连接，并出图。
二：对各个部件进行赋值（如尺寸，质量等），并列出表格。
三：进行仿真。利用Adams的动态分析功能进行动态分析，并出曲线图。
四：对分析结果讨论。
一：如下图2，我设计了六个部件：机座，立柱（设计中简化为一个），横幅（设计中
也简化为一个），连厢杆，厢体，以及发动机。
从我的设计部件来看，省略了实际中的轮架。而轮架与厢体间的连接也被我简化为
一个连厢杆。实际中的发动机也不可能在空中，为了方便建模，我将发动机放在了横幅
与立柱连接处，而没有设计实际中的横轴。
以下为个部件尺寸：
二：各个部件尺寸如下：（为了方便，各个部件的密度全设置为：默认密度）
基座：长=40cm， 高=3cm，深=40cm;
立柱：长=40cm, 宽=4cm, 深=2cm;
横幅: 长=15cm,宽=3cm ,深=2cm;
连厢杆：长=8cm,宽=1cm,深=2cm;
厢体：长=5cm,宽=5cm,深=5cm;
发动机：速度=30
图2
如图2所示，基座上四个锁死约束与地固连。立柱与基座有一个锁死约束，其余三
个约束均为铰链连接。
三：仿真。各个参数如图3
图3
图4为仿真效果图：
图4
图5为发动机在各个轴线上的扭矩变化曲线
图5
图6为厢体在个轴向的速度曲线
图6
由于版面原因在此不一一将每个部件及约束的运动情况列出。
四：分析结果。
由图5可知，动机在仿真试验中的扭力矩在x，y轴是不变的，在z轴上，从正方
向逐渐向负方向变化。显然这是由于横幅的转动，带动厢体远动产生的。可以预知，如
果无限循环下去，发动机的z轴上的扭矩图是成周期性的。这提醒了设计人员，在实际
中横轴的设计，在计算其寿命时只须考虑它在定载荷下最多可转的圈数。
由图6可知，在摩天轮运行时其厢体左右（即x轴上）成周期摆动，在前后方向上
（即y轴上）先减速再加速，摩天轮转一圈厢体y轴上速度方向改变一次。坐过摩天轮
的人都有体验，厢体确实是在左右摇动的，让人有点头晕。所以心律不齐者，或云晕车
者在摩天轮上可能会出现呕吐现象。
其实还有许多关于摩天轮的仿真数据，由于版面问题，不一一列出。读者有兴趣的
话也可以自行试验。
[本论文参考文献：1 Adams的使用说明（软件自带）
2 图片利用QQ软件的截屏功能所得]
附说明：本论文为网吧熬夜所作，乏困之下难免有所疏漏，望王老师斧正。
2009年12月19日星期六 作于世通网吧
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