機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析在SOLIDWORKS中的實(shí)現(xiàn)

張惠陽(yáng)，劉 鵬，劉甲康

（河南理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，河南 焦作 454000）

機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法主要有圖解法和解析法，需要精確地了解機(jī)構(gòu)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)特性時(shí)，需要借助計(jì)算機(jī)并采用解析法。解析法所使用的一般計(jì)算機(jī)計(jì)算求解方法為——復(fù)數(shù)矢量法和矩陣法。這兩種分析方法分析精度高，但是過(guò)程繁瑣，難度較大。

本文利用SOLIDWORKS的motion分析對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，這種分析方式形象直觀，又克服了解析法數(shù)學(xué)推導(dǎo)抽象復(fù)雜的缺點(diǎn)；還可以進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和靜力學(xué)分析。

壓床執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種典型的連桿機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)學(xué)分析具有很強(qiáng)的代表性。本文利用SOLIDWORKS的motion分析，得到壓床沖頭的位移、速度、加速度隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間的變化規(guī)律，展示了平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析在SOLIDWORKS中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

1 壓床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析在SOLIDWORKS中的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)已知的壓床執(zhí)行機(jī)構(gòu)各構(gòu)件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，在SOLID WORKS零件中做出各構(gòu)件的三維模型，在SOLIDWORKS裝配體中裝配各構(gòu)件，并正確設(shè)置各構(gòu)件之間的約束關(guān)系，在裝配過(guò)程中，各桿件之間均采用銷釘連接。所建立的三維模型如圖1所示。

圖1 壓床執(zhí)行機(jī)構(gòu)三維模型

打開SOLIDWORKS的motion插件，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)算例，開始運(yùn)動(dòng)仿真。在“馬達(dá)定義”框中設(shè)定原動(dòng)件的轉(zhuǎn)速為100rpm，最后在結(jié)果和圖解中選定沖頭的面，并分別設(shè)定沖頭的位移、速度、加速度y軸分量為測(cè)量對(duì)象，點(diǎn)擊計(jì)算便可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，在motion分析框結(jié)果中便可以得到?jīng)_頭的位移、速度、加速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，如圖2所示。

圖2 沖頭的位移、速度、加速度圖像

其中沖頭的位移極差為150mm，速度變化范圍為［-775，+861］mm/s（正號(hào)表示方向向上，反之表示方向向下），加速度變化范圍為［-12941，+6784］mm/s2（正號(hào)表示與此時(shí)速度方向相同，反之表示與速度方向相反）。所得數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)相比較，在允許差別的范圍內(nèi)，所得數(shù)據(jù)基本一致。

由上文分析過(guò)程可以看出利用SOLIDWORKS對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，避免了大量的矢量計(jì)算，分析效率高，更加直觀簡(jiǎn)便。

2 結(jié)語(yǔ)

文章分析了壓床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析在SOLIDWORKS中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，運(yùn)用SOLIDWORKS對(duì)壓床執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模，然后利用SOLIDWORKS的motion分析得出沖頭的運(yùn)動(dòng)特性。該方法比利用MBTLAB減少更多的計(jì)算，效率更高，簡(jiǎn)便性十分突出?？蔀槠渌矫孢B桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析提供很好的借鑒。