曲柄摇杆机构运动学仿真

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　　摘 要：曲柄摇杆机构在平面四杆机构中占重要地位，创建机构的几何模型，使用Adams和SolidWorks对机构的几何模型进运动学方面的初步仿真。对从动件摇杆的位姿等运动参数进行简单的分析。
　　关键词：曲柄摇杆机构；几何模型；初步仿真；分析
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.217
　　1 绪论
　　四杆机构的应用几乎遍及现代工业的各个方面。持续高速发展进的制造业对曲柄摇杆机构的机构尺寸、结构布局、运动特性及结构整体受力状况等提出了很高的要求，以适用于新型机械设备。连杆机构的设计问题通常可归为按给定的运动规划设计和按给定的运动规律设计。
　　本论文将基于Matlab的对曲柄摇杆机构的基础优化与运动学仿真分析結合成综合性的设计方案，从而提升并验证二维曲柄摇杆机构的综合机能。
　　2 曲柄摇杆机构的运动学仿真分析
　　2.1 SolidWorks Motion分析
　　本文采用的是SolidWorks Motion分析功能进行简单的初步运动学仿真分析。SolidWorks Motion的Phoronomics仿真有ADAMS系统的强效支撑，运动学仿真功能较为完善。曲柄摇杆机构结构简单，依据前文所给优化后实例，鉴于本文只做初步运动学分析，将该曲柄摇杆机构视作简单理想刚体进行运动仿真，忽略杆件本体质量（引力）及各转动副摩擦，只研究摇杆的一系列运动特性。
　　2.2 仿真分析过程
　　确认软件已经加载了SolidWorks Motion插件，用SolidWorks 2016绘制的曲柄摇杆机构三维图，设置文档单位，添加驱动——马达，机构中的原动件以100r/min匀速转动，现只考虑摇杆的输出数据，输出的图表结果图2至图7：
　　以上为摇杆输出角度方面的各个运动参数的数据曲线图表，具体名称见上图。综合以上图表数据，依据前文Matlab优化得到的曲柄摇杆机构各个杆件尺寸绘制的曲柄摇杆机构装配体，基本满足所要求的约束条件，仍然存在一定误差，有待后续改进。加速度曲线显示出该机构具有一定的急回特性。
　　3 总结
　　运用SolidWorks 2016建立曲柄摇杆机构的三维模型，借助Motion分析功能对模型进行运动学仿真分析；软件输出机构运转过程中摇杆的位移、速度和加速度等随时间变化的数据曲线图表。
　　分析数据，依据得到的数据曲线图表，机构整体运动较为平顺，稳定流畅。得到实例经Matlab优化得到曲柄摇杆机构可以较为稳定流畅地运转。
　　山东省教育厅项目：J17KB033；2018山东省农机装备研发创新计划项目：2018YF013
　　通讯作者：孟维云
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