利用骨架模型進(jìn)行曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化

實(shí)用文檔曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析與優(yōu)化曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖1所示，曲柄1鉸接在機(jī)架4的A點(diǎn)，連桿2一端在B點(diǎn)與曲柄鉸接，一端在C點(diǎn)與滑塊3鉸接，滑塊3與機(jī)架4以移動(dòng)副連接。曲柄1繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿2帶動(dòng)滑塊3在機(jī)架的軌道上往復(fù)移動(dòng)。設(shè)計(jì)要求：曲柄長度：初始值為40mm，變化范圍為35~65mm；連桿長度：初始值為150mm，變化范圍為130~160mm。曲柄1從與鉛垂方向成β角（β角=30°）的位置開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)50°?；瑝K3移動(dòng)30mm。壓力角α（連桿與滑塊移動(dòng)方向的夾角）的平均值應(yīng)盡量小。圖1創(chuàng)建裝配，設(shè)計(jì)，取消勾選默認(rèn)模板，選擇“mmns_asm_design”。顯示特征。如下操作。添加參數(shù)。主菜單：工具》參數(shù)。添加參數(shù)：曲柄長40.連桿長150.如下所示創(chuàng)建元件。名字為gujiamoxing。按如下設(shè)置。激活骨架模型。模型樹GUJIAMOXING.ASM右擊，選擇激活。如下圖設(shè)置收縮包絡(luò)及隱藏工作面。單擊模型》收縮包絡(luò)。單擊參照》包括基準(zhǔn)。按住ctrl鍵選中三個(gè)坐標(biāo)面，確定如下。退出后，在模型樹同時(shí)選中三個(gè)平面，右擊，單擊隱藏工作平面（此工作平面屬于組件）。結(jié)果如下。進(jìn)行如下草繪。草繪放置在front平面，參考：right平面，方向：右（在工作區(qū)選擇平面）。（此坐標(biāo)平面屬于骨架模型，與上面不同）。選擇top面為參照后關(guān)閉參照對話框，進(jìn)行草繪。激活窗口，添加關(guān)系。視圖》激活。工具》關(guān)系。按如下添加關(guān)系。查找范圍欄選擇特征，后面選擇草繪。參數(shù)欄添加下列參數(shù)：曲柄長，0；連桿長，0；關(guān)系欄單擊視圖中的尺寸進(jìn)行添加：d5=曲柄長:1*2；d4=連桿長:1激活模型樹及創(chuàng)建機(jī)架元件。右擊激活；創(chuàng)建元件，命名BODY_SKEL_JIJIA，按如下操作進(jìn)行；在鏈框中選擇草繪中的機(jī)架線，如下圖所示。單擊確定。再確定退出。模型樹生成BODY_SKEL_JIJIA_PART項(xiàng)。9.創(chuàng)建曲柄元件。操作過程如下，命名為BODY_SKEL_QUBING。最后單擊確定即可，模型樹出現(xiàn)BODY_SKEL_QUBING_PART項(xiàng)。創(chuàng)建連桿元件。操作過程同第9步。結(jié)果如下，單擊確定即可。。創(chuàng)建滑塊元件。命名為BODY_SKEL_HUAKUAI,操作過程同上。最終模型樹生成四個(gè)元件如下所示。定義伺服電機(jī)1。選擇應(yīng)用程序》機(jī)構(gòu)》定義伺服電動(dòng)機(jī)。選擇曲柄和機(jī)架的銷釘連接，其余按如下填寫，確定。

定義伺服電機(jī)2.選擇定義伺服電機(jī)，選擇曲柄和機(jī)架的銷釘連接，其余按如下填寫。分析定義。按下圖填寫。然后點(diǎn)擊運(yùn)行。圖形按照曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，曲柄從鉛垂方向成30度的位置逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)50度，然后順時(shí)針運(yùn)動(dòng)50度，回到原來位置。生成分析的測量結(jié)果。分析》測量。新建一個(gè)測量，選中曲柄和機(jī)架的銷釘連接，確定；新建第二個(gè)測量，選中滑塊的端點(diǎn)，確定。16.保存分析。點(diǎn)擊回放》保存。17.插入分析特征。如下圖：單擊分析》運(yùn)動(dòng)分析命令，然后點(diǎn)擊運(yùn)行，結(jié)果如下，然后選擇關(guān)閉圖形框和運(yùn)動(dòng)分析框，在分析框中選擇曲柄最大位移、最小位移，滑塊最大位移，最小位移，YALIJIAO（就是前面的measure_angle）最大與最小，選擇創(chuàng)建參數(shù)。如下：18.插入分析特征，進(jìn)行關(guān)系分析。主菜單：分析。分析框：關(guān)系，下一步。關(guān)系框：輸入如下參數(shù)名；然后在關(guān)系項(xiàng)目下輸入如下關(guān)系。點(diǎn)擊驗(yàn)證關(guān)系，如下所示。確定后退出。19.進(jìn)行敏度分析。變量選擇選曲柄長，出圖用參數(shù)選擇滑塊位移，變化范圍最大65，最小35.如下所示。然后擇選連桿長，出圖用參數(shù)選擇滑塊位移變化范圍最大160，最小130.如下所示。可見曲柄長度對滑塊位移的影響更大些，即滑塊位移對曲柄長度更加敏感。20.變量選擇選曲柄長，出圖用參數(shù)選擇壓力角優(yōu)化目標(biāo)，變化范圍最大65，最小35.如下所示。然后擇選連桿長，出圖用參數(shù)選擇壓力角優(yōu)化目標(biāo)，變化范圍最大160，最小130.如下所示。可以看出，壓力角優(yōu)化目標(biāo)對曲柄長更加敏感。21.創(chuàng)建兩個(gè)文件夾qubinghuakuaijigou-a-kexinxing和qubinghuakuaijigou-a-youhua把生成的文件備份到其中。

22.可行性分析。從文件夾中打開qubinghuakuaijigou-a-kexinxing打開文件qubinghuakuaijigou.asm。（2）顯示特征。按如下操作。（3）選擇參數(shù)值。曲柄長和連桿長改為45和145.如下所示。然后選擇模型》重新生成。（4）可行性分析。如下圖：選擇可行性，添加滑塊位移為約束條件，約束值為30，設(shè)計(jì)變量按如下設(shè)置。（5）查看參數(shù)結(jié)果。主菜單：工具》參數(shù)。模型樹analysis2右擊，選擇編輯定義，點(diǎn)擊下一頁，參數(shù)中顯示的值如下。然后將結(jié)果保存到qubinglianganjiegou-a-kexingxing中。23.優(yōu)化設(shè)計(jì)。（1）從文件夾中打開qubinghuakuaijigou-a-youhua打開文件qubinghuakuaijigou.asm。（2）顯示特征。按如下操作。（3）.選擇參數(shù)值。曲柄長和連桿長改為45和145.如下所示。然后選擇模型》重新生成。（4）優(yōu)化分析。如下操作，添加滑塊位移為約束條件，約束值為30，設(shè)計(jì)變量按如下設(shè)置。確認(rèn)修改，查看參數(shù)。關(guān)閉優(yōu)化可行性分析框，出現(xiàn)如下提示，選擇確認(rèn)修改，然后選擇工具》參數(shù)，查看參數(shù)