偏置曲柄滑块机构的运动学分析

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1、成绩研究生课程论文科目：是否进修生？是□否■1汽车动力学课程论文偏置曲柄滑块机构的运动学分析摘要：综合利用函数法和矢量法，在ADAMS软件中对偏置式曲柄滑块机构进行了仿真和运动分析。首先，通过函数法对偏置式曲柄滑块机构的运动特性进行分析，根据矢量法建立机构的运动学矩阵方程。然后，介绍了ADAMS在偏置曲柄滑块机构运动学及动力学分析中的应用。通过对偏置曲柄滑块进行仿真和分析，得到其运动曲线。该方法的仿真形象直观，测量方便，在机械系统运动学特性分析中具有一定的应用价值。关键词：偏置曲柄滑块；ADAMS；仿真；运动学Abstract:Thearticleanalyzest

2、hesimulationandkineticcharacteristicofdeflectionslider-crankmechanismbythefunctionandthevectormethodinADAMS．Thekinematicequationofthedeflectionslider-crankmechanismisestablishedbyvectormethod.TheapplicationofADAMSinkinematicsanalysisofslider-crankmechanismispresented.Themotionanddynami

3、ccurvesofoffsetslider-crankbyADAMS/Viewisobtained.Inthemethod,simulationisauthentic,visualizedandconvenientinmeasurement.Theresultshowsthatthemethodisefficientandusefulinthekinematiccharacteristicsanalysisofmechanism.Keyword:offsetslider-crankmechanism;ADAMS;simulation;kinematic0.引言平面连

4、杆机构是由若干个构件用低副(转动副、移动副)连接组成的平而机构，它不仅在众多工农业机械和工程机械中得到广泛应用，还应用于人造卫星太阳能板的展开机构、机械手的传动机构等。曲柄滑块机构是铰链四杆机构的演化形式，对曲柄滑块机构进行运动学仿真意义重大[1]。机构运动分析是根据给定的原动件运动规律,求出机构中其它构件的运动。通过分析可以确定某些构件运动所需的空间,校验其运动是否干涉;速度分析可以确定机构从动件的速度是否合乎要求;加速度分析为惯性力计算提供加速度数据。运动分析是综合分析和力分析的基础。一般而言,机构设计的目标之一是能够实现某一预先设定的运动轨迹,因此在研究机构的

5、运动特性时,利用运动学方程来获取一些重要的特定参数,并用数值方法进行计算机仿真求解是十分有益的。本文将采用三维仿真软件ADAMS对曲柄滑块机构进行运动学仿真，建立矢量方程表达式,进行数值求解,从而得到偏置曲柄滑块机构的运动曲线。该方法较手工计算或作图法效率高、精确,应用非常广泛。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[2]。现主要研究ADAMS/View对机构的建模分析,从而得到偏置曲柄滑块机构的运动学曲线和动力学曲线。7汽车动力学课程论文1函数法分析偏置式曲柄滑块机构的运动特性偏置式曲柄滑块机构见图1，

6、为了研究方便，建立如图1所示的坐标系。曲柄长度为r2，连杆长度为r3，偏距为r，曲柄转角为θ2，连杆转角为θ3。图1偏置式曲柄滑块机构示意图滑块的位移为：（1）将式(1)对时间t求导，得到滑块的速度:（2）由图1中y方向几何关系得:（3）式(3)两边对时间t求导并整理得到:（4）曲柄旋转角速度为:（5）将式(4)、式(5)代入式(2)得到:（6）将式(6)对时间t求导，得到滑块的加速度:（7）从式(1)、式(6)和式(7)可以看出，滑块的位移、速度及加速度与曲柄的转速、曲柄的转角以及连杆的转角有关，且由式(3)7汽车动力学课程论文可知连杆转角也是曲柄转角的函数。因此

7、，在曲柄、连杆和偏心距尺寸已知的条件下，滑块的位移、速度及加速度仅是曲柄转速的函数[6]。2.矢量法建立偏置曲柄滑块机构的运动模型机构在运动时﹐滑块B的运动轨跡不通过曲柄的回转中心﹐则称为偏置曲柄滑块机构。例如在自动送料机构中的使用等。偏置曲柄滑块机构是一种常用的机械结构,它是将曲柄的转动转化为滑块在直线上的往复运动。根据图1建立了偏置式曲柄滑块机构向量模型，如图2所示。在此机构中，已知各构件的尺寸（假设已符合平面连杆机构曲柄的存在条件，在此不做赘述）及原动件1的方位角和匀角速度，便可对连杆和滑块的运动情况进行分析。对此曲柄滑块机构做出如下初始定义:(1)曲柄1