羅麗

摘要：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于汽車、壓縮機(jī)、沖床等主機(jī)構(gòu)中。為了提高曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)效率以及設(shè)計(jì)精度，本文利用RecurDyn軟件建立了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的仿真模型，對曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真分析，得到了相關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)曲線，為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；運(yùn)動(dòng)仿真；RecurDyn

1 引言

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一種演化形式，是由若干個(gè)剛性構(gòu)件用移動(dòng)副、回轉(zhuǎn)副等低副聯(lián)接成的一種機(jī)構(gòu)。剛性構(gòu)件比如曲柄、曲軸、偏心輪等。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)不整周或整周的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)移動(dòng)的轉(zhuǎn)換，通常用于將曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，或者將滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在生產(chǎn)和生活中有著廣泛應(yīng)用。本文利用矢量法分析了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位置、速度、加速度的數(shù)學(xué)方程，在RecurDyn軟件中建立了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)仿真模型，得到了滑塊各運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨曲柄轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律，對生產(chǎn)生活中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用具有重要意義。

2 理論分析

對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，桿件表示的矢量構(gòu)成的方程為：

1）

將矢量向X軸和Y軸投影：

2）

將式（2）對時(shí)間t求導(dǎo)，得到速度關(guān)系：

3）

對式3）對時(shí)間t求導(dǎo)，將加速度用矩陣形式表示為：

4）

消去時(shí)間t即可得到滑塊相關(guān)參數(shù)與曲柄角速度大小的關(guān)系。

3 仿真模型的建立與分析

在RecurDyn軟件中建立的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)模型參數(shù)如下：曲柄長度R=70.000mm，連桿長度L=550.000mm，曲柄長度影響系數(shù)的最大絕對值 CRm=2.000000mm，連桿長度影響系數(shù)的最大絕對值 CRm=2.000000，曲柄長度允許的最大偏差 DRm=0.176777，連桿長度允許的最大偏差 DLm=0.707107mm。

在Recurdyn軟件中建立的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)模型如圖2所示，對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，得到了滑塊各個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律如圖3、4和5所示。

結(jié)合圖3-5滑塊運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨曲柄轉(zhuǎn)角變化運(yùn)動(dòng)學(xué)曲線可知，當(dāng)滑塊速度為0時(shí)，滑塊的加速度值最大，當(dāng)滑塊速度值最大時(shí)，其加速度值為0，符合實(shí)際情況。

4 總結(jié)

本文利用RecurDyn軟件建立了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的仿真模型，對曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析，得到了滑塊運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨曲柄轉(zhuǎn)角變化的運(yùn)動(dòng)學(xué)曲線，對該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了分析，為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了參考和理論依據(jù)。

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（作者單位：山東交通職業(yè)學(xué)院）