蔡 雪，張 紋

（鎮(zhèn)江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

四桿機(jī)構(gòu)是平面連桿機(jī)構(gòu)中最常見(jiàn)的形式，通過(guò)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，可實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換、特定的運(yùn)動(dòng)軌跡和動(dòng)作要求，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和儀表中，實(shí)驗(yàn)電爐正是使用四桿機(jī)構(gòu)完成爐門打開(kāi)和關(guān)閉動(dòng)作（如圖1所示）。本文通過(guò)Auto CAD軟件和Inventor軟件對(duì)爐門開(kāi)閉機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。

1 平面四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作要求和設(shè)計(jì)條件選定機(jī)構(gòu)形式及確定構(gòu)件的尺寸參數(shù)。一般可歸納為兩類問(wèn)題：

1.1 實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

例如要求滿足給定的行程速比系數(shù)以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的急回特性或?qū)崿F(xiàn)連桿的幾個(gè)預(yù)期的位置要求。

1.2 實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡

例如要求連桿上的某點(diǎn)具有特定的運(yùn)動(dòng)軌跡，如起重機(jī)中吊鉤的軌跡為一水平直線、攪面機(jī)上E點(diǎn)的曲線軌跡等。本文中實(shí)驗(yàn)電爐爐門開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)就屬于此類問(wèn)題。

常用的設(shè)計(jì)方法有圖解法、解析法和實(shí)驗(yàn)法。3種方法各有特點(diǎn)，圖解法和實(shí)驗(yàn)法直觀、簡(jiǎn)單，但精度較低，可滿足一般設(shè)計(jì)要求；解析法精度高，適用于計(jì)算機(jī)計(jì)算。

2 基于Auto CAD軟件圖解法設(shè)計(jì)

采用Auto CAD軟件對(duì)爐門開(kāi)閉機(jī)構(gòu)圖解法設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)前，已知爐門BC長(zhǎng)度為50 mm,如圖2所示，實(shí)驗(yàn)電爐爐門關(guān)閉的位置B1C1，保持爐門關(guān)閉時(shí)為圖示垂直狀態(tài)，打開(kāi)的位置B2C2，保持爐門打開(kāi)時(shí)為圖示水平狀態(tài)，且溫度高的一面不朝向操作者。根據(jù)四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),如圖3所示，連接B1B2和C1C2，分別作B1B2和C1C2的中垂線mm、nn。根據(jù)實(shí)驗(yàn)電爐的結(jié)構(gòu)在mm和nn上選取合適的A、D點(diǎn)，即兩個(gè)固定鉸鏈的位置，可得到AB=60 mm，CD=60 mm，AD=90 mm。

綜上所述，采用AutoCAD軟件和圖解法設(shè)計(jì)桿件參數(shù)，無(wú)須測(cè)量和計(jì)算，提高了設(shè)計(jì)效率；采用動(dòng)畫仿真的方式可以模擬爐門的開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)軌跡，檢驗(yàn)是否符合要求，是否有運(yùn)動(dòng)干涉，直觀方便。

3 基于Inventor軟件的爐門開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的仿真

Inventor軟件可以對(duì)各種運(yùn)動(dòng)副連接的剛體進(jìn)行建模與仿真,實(shí)現(xiàn)與機(jī)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的目的。使用桿件尺寸，對(duì)桿件建模，設(shè)置運(yùn)動(dòng)參數(shù)，對(duì)爐門開(kāi)閉機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，得到仿真動(dòng)畫。

圖4中1桿即為爐門，為爐門打開(kāi)狀態(tài)（圖2中B2C2位置），打開(kāi)時(shí)水平，熱面不朝向操作者；圖5中爐門為關(guān)閉狀態(tài)（圖2中B1C1位置），垂直，熱面不朝向操作者，符合要求。