基于Recurdyn的曲柄滑塊機構運動特性分析

羅麗

摘要：曲柄滑塊機構廣泛應用于汽車、壓縮機、沖床等主機構中。為了提高曲柄滑塊機構的設計效率以及設計精度，本文利用RecurDyn軟件建立了曲柄滑塊機構的仿真模型，對曲柄滑塊機構進行了運動仿真分析，得到了相關運動學曲線，為曲柄滑塊機構設計提供了有價值的理論依據(jù)。

關鍵詞：曲柄滑塊機構；運動仿真；RecurDyn

1 引言

曲柄滑塊機構是曲柄搖桿機構的一種演化形式，是由若干個剛性構件用移動副、回轉副等低副聯(lián)接成的一種機構。剛性構件比如曲柄、曲軸、偏心輪等。曲柄滑塊機構能夠?qū)崿F(xiàn)不整周或整周的回轉運動和往復移動的轉換，通常用于將曲柄的回轉運動轉變成滑塊的往復直線運動，或者將滑塊的往復直線運動轉變成曲柄的回轉運動，在生產(chǎn)和生活中有著廣泛應用。本文利用矢量法分析了曲柄滑塊機構的位置、速度、加速度的數(shù)學方程，在RecurDyn軟件中建立了曲柄滑塊機構仿真模型，得到了滑塊各運動參數(shù)隨曲柄轉角變化的規(guī)律，對生產(chǎn)生活中曲柄滑塊機構的應用具有重要意義。

2 理論分析

對機構進行運動分析，桿件表示的矢量構成的方程為：

1）

將矢量向X軸和Y軸投影：

2）

將式（2）對時間t求導，得到速度關系：

3）

對式3）對時間t求導，將加速度用矩陣形式表示為：

4）

消去時間t即可得到滑塊相關參數(shù)與曲柄角速度大小的關系。

3 仿真模型的建立與分析

在RecurDyn軟件中建立的曲柄滑塊機構模型參數(shù)如下：曲柄長度R=70.000mm，連桿長度L=550.000mm，曲柄長度影響系數(shù)的最大絕對值 CRm=2.000000mm，連桿長度影響系數(shù)的最大絕對值 CRm=2.000000，曲柄長度允許的最大偏差 DRm=0.176777，連桿長度允許的最大偏差 DLm=0.707107mm。

在Recurdyn軟件中建立的曲柄滑塊機構模型如圖2所示，對該機構進行運動學仿真，得到了滑塊各個運動參數(shù)隨曲柄轉角的變化規(guī)律如圖3、4和5所示。

結合圖3-5滑塊運動參數(shù)隨曲柄轉角變化運動學曲線可知，當滑塊速度為0時，滑塊的加速度值最大，當滑塊速度值最大時，其加速度值為0，符合實際情況。

4 總結

本文利用RecurDyn軟件建立了曲柄滑塊機構的仿真模型，對曲柄滑塊機構進行了運動學仿真分析，得到了滑塊運動參數(shù)隨曲柄轉角變化的運動學曲線，對該機構的運動特性進行了分析，為曲柄滑塊機構的設計提供了參考和理論依據(jù)。

參考文獻：

[1] 李盈盈，梁坤峰，李民，高鳳玲.基于曲柄雙滑塊機構的雙級活塞壓縮機設計[J].熱能動力工程，2018，33（12）.

[2] 周啟興.雙曲柄機構的可視化研究與分析[J].機械設計與制造，2018（11）.

[3] 何偉，李震，基于鉸鏈四桿機構運動學的解析法及ADAMS仿真[J].巢湖學院學報，2007（02）.

[4] 楊捷，羅康，基于Matlab矩陣運算的機構分析解析法[J]，機械研究與應用2012（06）.

[5] 張婉云，陸穎榮.圖解法和解析法設計凸輪機構的精度對比[J].廣西輕工業(yè)，2011（10）.

[6] 曹茹.曲柄搖桿機構的參數(shù)化圖解法優(yōu)化設計[J].中國農(nóng)機化學報，2015（01）.

[7] Alexander Gummer， Bernd Sauer. Modeling planar slider-crank mechanisms with clearance joints in RecurDyn [J].Multibody System Dynamics，2014（02）.

[8] Wei Chen，Jianming Zhan，Hang Zhou .Modeling and Simulation of Adaptive Surface Tracked Vehicle Based on RecurDyn[J]， Open Journal of Modeling and Simulation，2013（04）.

[9] 翟浩，孟國強，等.常用焊接變位機種類及選用原則[J].工程機械與維修，2013（11）.

（作者單位：山東交通職業(yè)學院）