一種平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

1、一種平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析摘要：探究一種平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征，分別用矢量方程圖解法和 ADAMS 軟件對(duì)其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析，得到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各桿件速度、加速度變化曲線，并分析其變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：仿真方法可以獲得機(jī)構(gòu)整個(gè)周期的全過(guò)程值并且精度較高，矢量方程圖解法只能獲取機(jī)構(gòu)某位置的運(yùn)動(dòng)特性，若需要其他位置值， 則需反復(fù)做圖求解。Abstract ：To explore the motion characteristics of a planarfour bar mechanism ， this paper analyzes the motion of themechanism u

2、sing the vector equation graphic method andADAMS software， obtains the velocity and acceleration curvesof the mechanism and analyzes the change law. The researchresults show that the simulation method can obtain wholeprocess value of the whole cycle and precision is high ， thegraphical method of vec

3、tor equation can only obtain themotion characteristics of a certain position， if you need otherposition value ， you need to do this chart another time.關(guān)鍵詞：平面四桿機(jī)構(gòu)；矢量方程圖解法；ADAMS；運(yùn)動(dòng)特性Key words： planar four-bar linkage ； vector equation ofgraphic method ； ADAMS；movement characteristics中圖分類號(hào)： TH112 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

4、： A 文章編號(hào)：1006-4311（ 2016） 16-0210-03引言機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)是在已知機(jī)構(gòu)尺寸及原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的情況下， 確定機(jī)構(gòu)中其他構(gòu)件上某些點(diǎn)的軌跡、位移、速度及加速度和構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度1 。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法很多，主要有圖解法、解析法和用仿真軟件進(jìn)行分析。圖解法相對(duì)方便簡(jiǎn)單，解析法雖然能獲得精確的計(jì)算結(jié)果，但數(shù)學(xué)模型的建立和計(jì)算程序的編制相當(dāng)繁瑣，需要花費(fèi)大量的精力計(jì)算過(guò)程繁瑣，對(duì)于新疆高校學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)薄弱學(xué)生理解起來(lái)困難，因此在教學(xué)中很少講解。仿真法是對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維建模、動(dòng)態(tài)仿真。本文用圖解法和ADAMS 軟件分別對(duì)一種平面四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，比較

5、其優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)深入認(rèn)識(shí)四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性有著積極的意義。矢量方程圖解法對(duì)四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析已知各構(gòu)件的尺寸為 lab=24mm ，lad=78mm ，lcd=48mm ，=100。原動(dòng)件以角速度 1=10rad/s 逆時(shí)針回轉(zhuǎn)， 求機(jī)構(gòu)在 1=60時(shí)構(gòu)件 2、3 的角速度和角加速度。1.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖選取比例尺 l=0.001m/mm ，按 1=60畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 1。1.2 速度分析速度分析由B 點(diǎn)開始，并取重合點(diǎn)B3 及 B2 進(jìn)行求解，已知 B2 點(diǎn)的速度方向垂直于AB 指向與 1 的轉(zhuǎn)向一致， 為求 3 先求構(gòu)件 3 上任一點(diǎn)的速度，構(gòu)件 3 和構(gòu)件 2 組成移動(dòng)副，可由兩個(gè)構(gòu)件

6、上重合點(diǎn)的速度關(guān)系求解，由運(yùn)動(dòng)合成原理，重合點(diǎn)B3及 B2有取速度比例尺 v=0.01（m/s ）/mm ，取 p 點(diǎn)為速度圖極點(diǎn)，做速度圖，如圖 2 于是有1.3 加速度分析加速度分析也從 B 點(diǎn)開始， B 點(diǎn)僅有的法向加速度為其方向沿 AB，并由 B 指向 A。點(diǎn) B3 的加速度由兩構(gòu)件上重合點(diǎn)間的加速度關(guān)系可知ADAMS 對(duì)四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析2.1 虛擬模型的建模分別作出曲柄、連桿、搖桿、滑塊，創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副1 ，創(chuàng)建機(jī)構(gòu)模型圖4。2.2 構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)特性分析施加驅(qū)動(dòng)時(shí)在Function （time ）中輸入 10，點(diǎn)擊仿真按鈕， End Time 欄輸入 pi/5 ，表示仿真運(yùn)行時(shí)間是曲柄轉(zhuǎn)

7、動(dòng)一圈，看到機(jī)構(gòu)仿真模型如圖5。進(jìn)入后處理模塊2 ，可看到構(gòu)件2 和構(gòu)件3 的加速度和角加速度，如圖6。為了獲得構(gòu)件2 和構(gòu)件 3 在給定位置60角速度和角加速度的具體值， 可以通過(guò)調(diào)整曲線數(shù)據(jù)表來(lái)獲取3 ，如圖 7。3 結(jié)論由數(shù)據(jù)表通過(guò)仿真獲得 2= 3=4.0413rad/s ， 2=3=63.8856rad/s2 圖解法獲得 2= 3=3.91rad/s ， 2=3=62.3rad/s2 圖解法作圖不可避免的產(chǎn)生人為誤差。顯然，仿真方法可以獲得機(jī)構(gòu)整個(gè)周期的全過(guò)程值并且精度較高，矢量方程圖解法一次分析作圖只能反映機(jī)構(gòu)一個(gè)運(yùn)動(dòng)位置的情況不能反映機(jī)構(gòu)一個(gè)周期的運(yùn)動(dòng)特性。若要反映機(jī)構(gòu)在其他位置的速度、加速度必須重新做圖。結(jié)果表明采用圖解法比較方便，而且精度也滿足實(shí)際問(wèn)題的需要， 但只能用于構(gòu)件較少的簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)。 對(duì)于復(fù)雜圖形，圖解法則會(huì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。若采用 ADAMS 對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模及運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析，不僅可以獲得較高的計(jì)算精度及一系列位置的分析結(jié)果，并能繪制機(jī)構(gòu)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)曲線圖，還可以把機(jī)構(gòu)分析和機(jī)構(gòu)綜合問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)便于機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。不但可以減少人為誤差，而且可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低成本 4 。提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂效果，從而有效解決了學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性不易掌握的問(wèn)題。參考文獻(xiàn)：1 孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理 M