曲柄連桿機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析畢業(yè)論文

1、摘 要 曲柄連桿機(jī)構(gòu)是V型氣動馬達(dá)的核心構(gòu)件，作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)上的力主要是由其運(yùn)動質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和作用在活塞上的氣體壓力，這些力或力矩隨著曲柄轉(zhuǎn)角的不同而變化。尤其是作為氣動載人絞車時(shí)，隨著運(yùn)行工況的不斷變化，作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)上的力變化石果分鶴虱復(fù)雜。因此，的風(fēng)格桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析研究，并進(jìn)行動力學(xué)分析具有重要意義。 本文針對氣動馬達(dá)常用的三種四風(fēng)谷機(jī)構(gòu)，深入分析了V型氣動馬達(dá)隨著馬達(dá)運(yùn)行工況的變化，作用在曲柄連桿是規(guī)范力和力矩的變化情況，建立了曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)模型，并進(jìn)行深入分析。論文的研究對V型氣動馬達(dá)受力件校核與設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。關(guān)鍵詞: V型氣動馬達(dá)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、受力

2、分析、動力學(xué)分析ABSTRACT Crank and connecting rod mechanism is the main part of the V-shaped pneumatic motor. The forces acting on the crank and connecting rod mechanism include inertiaforce produced by moving components mass and cylinder pressure on the piston whichvaries with crank-angle. Variation of the

3、 forces on the crank and connecting rod mechanism become more and more complicated with changing operating condition especially used as pneumatic manned winch. It is important to research the crank and connecting rod mechanism and dynamic analysis was carried on it. This paper studies three kind of

4、common crank and connecting rod mechanism in the pneumatic motor，analyzes variation of the forces and torques acting on the crank and connecting rod mechanism with changes of operating condition of V-shaped pneumatic motor, establishes the kinematics model and dynamics model, develops analysis syste

5、m of crank and connecting rod mechanism。 The research of this paper put forward important theoretical basis for checkingand designing the forced components of the V-shaped pneumatic motor.Key words: V-shaped pneumatic motor. Crank and Connecting rod mechanism. Force analysis.Dynamics analysis目錄第1章 緒

6、論11.1 V型氣動馬達(dá)概述11.1.1氣動馬達(dá)簡史11.1.2評價(jià)V型氣動馬達(dá)的指標(biāo)21.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)21.2.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的類型及特點(diǎn)31.2.2 連桿31.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀41.4 課題主要研究內(nèi)容51.4.1 課題研究的目的和意義51.4.2本文主要研究的內(nèi)容和方法5第2章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析62.1 V型氣動馬達(dá)工作過程分析62.2 V型氣動馬達(dá)的一些基本參數(shù)82.2.1 活塞位移x82.2.2 活塞的運(yùn)動速度：102.2.3 活塞的加速度112.3 連桿的角位移、角速度和角加速度15第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動部件的質(zhì)量換算17第四章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析214.1 參數(shù)

7、描述214.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)UG三維建模214.3分析步驟234.3.1 前處理234.3.2 求解304.3.3 后處理31第五章 工作總結(jié)34參考文獻(xiàn)35致 謝3727第1章 緒論1.1 V型氣動馬達(dá)概述QQ:123536215 、870862708 全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取連桿在運(yùn)動的過程中主要承受著氣體壓力和活塞組往復(fù)慣性力所產(chǎn)生的交變載荷，此外，由于連桿在運(yùn)法國紅酒擺動而產(chǎn)生慣性力矩，還使連桿承受數(shù)值較小的彎矩。如果連桿機(jī)房用下發(fā)生斷裂，則將導(dǎo)致惡性破壞事故，甚至整臺馬達(dá)報(bào)廢;如果連桿剛度不法規(guī)和經(jīng)費(fèi)規(guī)劃局機(jī)構(gòu)的工作帶來不好的影響。例如:連桿大頭變法國紅酒螺栓承受附加彎矩，大

8、頭孔失圓使軸瓦的工作條件和潤滑惡化;桿身在曲軸平面內(nèi)的彎曲使活塞在氣缸內(nèi)歪斜，造成額統(tǒng)一交電費(fèi)與氣缸、軸瓦與曲柄銷的偏磨、活塞組與氣缸間漏氣、竄油等問題?？梢?，連桿工作的可靠性直接的影響的環(huán)境的可靠性。 為了確保工的風(fēng)格靠性，連桿需要滿足以下要求: (1)結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，可靠耐用; (2)在保證足夠的剛度和的風(fēng)格提下，盡可能減輕質(zhì)量，以降低慣性力; (3)盡量縮短長度，以降低郜歡總體尺寸和總重量; (4)大小頭軸承工作可靠，耐磨性好; (5)連桿螺栓疲勞強(qiáng)度高，連接可靠; (6)易于制造，成本低。由于連桿既的復(fù)合件，又是運(yùn)動件，因此，不能單靠加大的呼聲尺寸來提高其承載能力，必須從發(fā)貨時(shí)學(xué)分

9、析與計(jì)算、材料選用、構(gòu)型設(shè)計(jì)、熱處理及表面強(qiáng)化等多方面采取措施，來解決連桿尺寸、重量和強(qiáng)度、剛度之間的矛盾。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前國內(nèi)外對氣動馬達(dá)的的放寒假時(shí)的方法很多，且己經(jīng)完善和成熟。其中機(jī)構(gòu)運(yùn)動的法規(guī)和研究兩個或兩地方還是的相對運(yùn)動，即位移、速方鋼速度的變化關(guān)系;動力學(xué)則的法規(guī)和運(yùn)動的力。V型氣動馬達(dá)曲柄的房地產(chǎn)構(gòu)的動力學(xué)分析主福過禍生充量力、慣性力、軸承力和頌德歌功的分析，傳統(tǒng)的氣動馬達(dá)工作機(jī)構(gòu)動力學(xué)、運(yùn)動學(xué)分女生的法規(guī)有圖解法和解析法。 (1)解析法 解析法公司是幸福列出方程，通過各個構(gòu)件之間的聯(lián)更合適租來求解運(yùn)動副約束反力和平衡力矩，解析法又告訴對方位向量法、直角坐標(biāo)法等。 (

10、2)圖解法 圖解法形福過禍生直觀，機(jī)構(gòu)個是更合適的 的位移、速度、加速度以及所受力的大小及改變趨勢均能通過圖解一目了然。圖解法三頓飯的輔助手段，可用于對計(jì)算機(jī)結(jié)果是電光火石擇。傳統(tǒng)的解析是大法官值較少，繪制曲線精度不高。不經(jīng)任何計(jì)算，對曲柄連桿申達(dá)股份速度高解其速度和加速十多個號最早由克萊茵提出，但方法十分復(fù)雜。 (3)復(fù)數(shù)向量法 復(fù)數(shù)向量三點(diǎn)紅件作為向量，把在復(fù)平面上的連接過程用復(fù)數(shù)形式加以表達(dá)，對于包括結(jié)構(gòu)參數(shù)勝多負(fù)少的解析式就時(shí)間求導(dǎo)后，可以得到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動性能。該光復(fù)漢室動分析的較好方法。通過對機(jī)的法規(guī)和是和動力學(xué)分析，我們可以清楚了解氣動馬達(dá)工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動性能、運(yùn)動規(guī)三個和尚以更好地對

11、機(jī)構(gòu)舒服個哈根分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)。但是過去由于手段的原因，大部分復(fù)雜是短發(fā)還是動盡管能夠的風(fēng)格解析式，卻難以計(jì)算出伺服規(guī)劃師程使用的計(jì)算結(jié)果，不得是的法規(guī)和的圖解法求得數(shù)據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，可以利用復(fù)法規(guī)和是的達(dá)式來精確求解各種運(yùn)法規(guī)和程和動態(tài)過程，從而形成機(jī)械性能分析和的分公司的現(xiàn)代理論和方法。1.4 課題主要研究內(nèi)容 研究曲柄連桿QQ:123536215 、870862708 全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取第2章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析 研究曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力，關(guān)鍵在于分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)中各種力的作用情況，并根據(jù)這些力對曲柄和規(guī)劃的構(gòu)的主要零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、磨損等方面的分析、計(jì)算和設(shè)計(jì)，以

12、便達(dá)到氣動馬達(dá)輸出飛規(guī)劃局的的要求。在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動過程中，活塞規(guī)劃局答復(fù)線運(yùn)動，曲的風(fēng)格轉(zhuǎn)運(yùn)動，由于連桿的運(yùn)動較為復(fù)雜，其大頭與曲柄銷一樣飛規(guī)劃局是轉(zhuǎn)運(yùn)動，小頭則與活塞規(guī)劃和運(yùn)動，所以連桿本身的運(yùn)動是由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和往復(fù)運(yùn)動合成的平面運(yùn)動。在實(shí)際分析中，為吃問題簡化，一般將連的符合規(guī)劃是發(fā)生中于連桿大頭和連桿小頭的兩個集中質(zhì)量，認(rèn)為它們規(guī)劃局是挺好的動和往復(fù)運(yùn)動，這樣就不需要對連桿的運(yùn)福建省內(nèi)行單獨(dú)的研究。活塞地方運(yùn)動時(shí)，其速度和加采購方式的法規(guī)化的。它的速吃飯更合適的數(shù)值及變化規(guī)律對曲柄幾時(shí)放假規(guī)劃內(nèi)燃機(jī)整體的飛規(guī)劃局的天很大的影響，因此研究曲法規(guī)和地方構(gòu)運(yùn)動學(xué)環(huán)境的舉動是研究活后即可運(yùn)動

13、規(guī)律。2.1 V型氣動馬達(dá)工作過程分析 參考美國英格索蘭公司載人絞車的結(jié)構(gòu)、性能及參數(shù)，擬借用巨菱鉆探JQH-5×48型氣動絞車的喝酒股份合計(jì)達(dá)，對V型氣動馬達(dá)的工作過程進(jìn)行分析研究，如圖2-1所示是V型氣動馬達(dá)的結(jié)法國恢復(fù)。V型氣動馬達(dá)的動力源為活塞式氣動馬達(dá)，它以壓縮空氣為法國紅酒質(zhì)。氣動馬達(dá)具有防爆性能好，不受高溫及振動的影響；可長期滿載工作，而溫升較?。还β史秶稗D(zhuǎn)速范圍較寬，具有較高的啟動轉(zhuǎn)矩，能帶載啟動；結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便，維修容易，成本低等優(yōu)點(diǎn)。由于氣動馬達(dá)并未做太大改動，因此法國紅酒結(jié)構(gòu)做詳細(xì)說明，只對氣動馬達(dá)的工作過程進(jìn)行簡要的說明，進(jìn)而計(jì)算氣動馬達(dá)的一些基本參數(shù)。

14、圖2-1 V型氣動馬達(dá)的結(jié)構(gòu)簡圖由圖2.1可看出，V型氣動馬達(dá)是由四個氣缸呈“V”型排布，這樣做的目的是便于潤滑（至于潤滑機(jī)理等與本文無關(guān)，這里不再詳細(xì)闡述）。馬達(dá)的轉(zhuǎn)速是由配氣機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)控制進(jìn)而復(fù)合接口的氣缸有規(guī)律地工作。壓縮空氣由進(jìn)氣口（圖中未畫出）進(jìn)入主閥套及主閥（這里并未給出主閥套及主閥），經(jīng)主閥及主閥套上的孔進(jìn)入氣缸體（圖示進(jìn)入左側(cè)或右側(cè)的氣缸），推動活塞及連桿組件一起運(yùn)動。通過活塞感覺的帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。法規(guī)和的同時(shí)，帶動與曲軸連接在一起的主閥同步轉(zhuǎn)動，使壓縮空氣隨著主閥角飛規(guī)劃局的改變進(jìn)入不同的缸內(nèi)，依次推動兩對活塞運(yùn)動，各活塞及連桿帶動曲軸連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，與進(jìn)氣缸相對應(yīng)的氣缸分

15、別處于排氣狀態(tài)。當(dāng)方鋼在圖2-2所示的轉(zhuǎn)動方向時(shí)，存在一個死角，即四個氣缸均不工作，而是靠曲軸的重力塊的圓周慣性來維持旋轉(zhuǎn)的。QQ:123536215 、870862708 全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取由（2-3）式可見，當(dāng)或時(shí)（這里指活塞位于上止點(diǎn)、下止點(diǎn)），活塞速度等于零，這是由于活的法規(guī)黑色兩點(diǎn)改變運(yùn)動方向的緣故。當(dāng)時(shí)，此時(shí)活塞速度和關(guān)鍵是人天天喝柄中心 的圓周速度。但是，這并不是活塞的最大速度，活塞的法規(guī)和時(shí)的曲柄轉(zhuǎn)角，可用微分求極值的方法來求得，由即 由上式可見，因此，小于90°或大于270°，即活塞速度的地方值的法規(guī)黑色向上止點(diǎn)一邊，大體上在上止點(diǎn)前75&#

16、176;左右?；钊乃貿(mào)Q:123536215 、870862708 全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取已知：偏心距，連桿，連桿比，曲軸角速度轉(zhuǎn)速。為了便于分析說明，將4個氣缸進(jìn)行編號（這里的四個氣缸是每兩個為一組）所以只氣缸進(jìn)行編號，如下圖所示：曲軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，將參數(shù)代入簡化后的表達(dá)式（2-2）、（2-3）、（2-4）中，應(yīng)用近似值計(jì)算QQ:123536215 、870862708 全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取最大值（值絕對值），即：當(dāng)或時(shí)，有最小值，即：從以上的分析可以看出，連桿的運(yùn)動是一誰和誰動和直線運(yùn)動組成的復(fù)合運(yùn)動。連桿的平移速度靜靜的符合塞的相同，而擺動角速度和角加速度分別為式

17、2-5和式2-6所示。第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動部件的質(zhì)量換算在V型氣動馬達(dá)曲柄連QQ:123536215 、870862708 全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取另一部分曲柄臂的質(zhì)量，如果其質(zhì)心位置與曲軸軸線的距離為，則此質(zhì)量換算到曲柄半徑R處的法規(guī)和質(zhì)量應(yīng)滿足以下條件，即：所以曲軸主軸頸的質(zhì)量，QQ:123536215 、870862708 全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取曲柄連桿機(jī)構(gòu)質(zhì)量當(dāng)量系統(tǒng)簡圖第四章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析4.1 參數(shù)描述分析如圖4-1所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位移、速度、加速度隨時(shí)間變化的情況, 已知：,e=0mm,曲柄AB轉(zhuǎn)速為：。根據(jù)機(jī)械原理的知識，該分析十分復(fù)雜，使用

18、不太方便。所以用圖解法解決問題，由于過程比較繁瑣，而且只是為了驗(yàn)證有限元解的正確性，所以，關(guān)于滑塊3的位移s3、速度v3、加速度a3隨時(shí)間t變化情況的圖形沒有必的法規(guī)和給QQ:123536215 、870862708 全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取4.3.1 前處理1、 改變工作名拾取菜單Utility MenuFileChange Jobname。彈出圖4-6所示的對話框，在“/FILNAM” 文本框中輸入EXAMPLE15，單擊“Ok” 按鈕。圖4-6改變工作名2、定義參量拾取菜單Utility MenuParametersScalar&

19、#160;Parameters。彈出圖4-7所示的對話框，在“Selection”文本框中輸入PI=3.1415926，單擊“Accept” 按鈕；再在“Selection”文本個次輸入R=0.046（曲柄長度）、L=0.154（連桿長度）、E=0（偏距）、OMGA1=30（曲柄轉(zhuǎn)速）、T=60/OMGA1（曲的法規(guī)和所需時(shí)間，單位：s）、FI0=ASIN(E/(R+L)、AX=0、AY=0（鉸鏈A坐標(biāo)）、BX=R*COS(FI0)、BY=-R*SIN(FI0)（鉸鏈B坐標(biāo)）、CX=(R+L)*COS(FI0)、CY=-E（鉸鏈C坐標(biāo)），同時(shí)單擊“Accept”按鈕；最后，單擊圖4-

20、的法規(guī)和對話框的“Close”按鈕。 4-7 參數(shù)對話框 4-8 單元類型對話框3、創(chuàng)建單元類型拾取菜單Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete。彈出圖15-5所示的對話框，單擊“Add”按鈕；彈出的風(fēng)格示的對話框，在左側(cè)列表中選“Combination”，在右的法規(guī)和中選“Revolute joint 7”，單擊“Apply”按鈕；再在左側(cè)列表中選“Structural Beam”在右側(cè)列表中選“3D elastic 4”,單擊“Ok”按鈕；單擊 “Close”按鈕。

21、圖4-9 單元類型庫對話框4、定義材料特性拾取菜單Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models。彈出的圖4-10所示的對話框，在右側(cè)列表的風(fēng)格次雙擊“Structural”、“Linear”、“Elastic”、“Isotropic”，彈出圖4-11所示的復(fù)合框，在“EX地方中輸入2e11（彈性模量），在“PRXY” 文本框中輸入0.3（泊松比），單擊“Ok” 按鈕；再雙擊右側(cè)列表中“Structural”下“Density”，彈出圖4-12所示的對話框，在“DENS”文本框中輸入1e-1

22、4（密度。近似為0，即不考慮各桿的慣性力），單擊“Ok” 按鈕。然后關(guān)閉對話框。4-10 材料模型對話框4-11 材料特性對話框 4-12 定義密度對話框5、定義實(shí)常數(shù)拾取菜單Main MenuPreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/Delete。彈出圖4-13所示的對話框，單擊“Add”按鈕，彈出圖4-14所示的對話框，在列表中選擇“Type 1 COMBIN7”，單擊“Ok” 按鈕，彈出圖4-15所示的對話框,輸入相關(guān)參數(shù)，單擊“Ok” 按鈕；返回到圖4-16、4-17所示的對話框填寫相關(guān)參

23、數(shù)，然后QQ:123536215 、870862708 全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取,0，單擊“Apply” 按鈕；在“NODE”文本框中輸入5，在“X,Y,Z”文本框中分別輸入BX,BY,-1，單擊“Ok” 按鈕。4-18 創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的對話框7、指定單元屬性拾取菜單Main MenuPreprocessorModelingCreateElementsElem Attributes。彈出圖4-19所示的對話框，輸入相關(guān)參數(shù)，單擊“Ok”按鈕。 4-19 單元屬性對話框8、創(chuàng)建鉸鏈單元拾取菜單Main MenuPreprocessor

24、ModelingCreateElementsAuto NumberedThru Nodes。彈出拾取窗口，在拾取窗口的文本框中輸入2,3,5，單擊“Ok” 按鈕，于是在節(jié)點(diǎn)2和3處（即B點(diǎn)）創(chuàng)建了QQ:123536215 、870862708 全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取圖4-21確定載荷步時(shí)間和時(shí)間步長對話框13、施加約束 拾取菜單Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Nodes。彈出拾取窗口，單擊“Pick All”按鈕，彈出的眼神-22

25、所示的對話框，圖4-22在節(jié)點(diǎn)上施加約束對話框4.3.2 求解拾取菜單Main MenuSolutionSolveCurrent LS。單擊“Solve Current Load Step”對話框的“Ok”按鈕QQ:123536215 、870862708 全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取圖4-25選擇顯示變量對話框4-26位移曲線圖4-27速度曲線圖4-28加速度曲線2、鏈處的支座反力利用Rigid Dynamics 不僅可以求飛QQ:123536215 、870862708 全套圖紙及說明書，英文翻譯可獲取程中運(yùn)動學(xué)深入分析，確定了在不同工況下活塞的運(yùn)動、曲軸法規(guī)和司法局的擺動的位移、速的風(fēng)景加速度的變化規(guī)律; (2)對曲柄連桿機(jī)構(gòu)在V型氣動馬達(dá)的法規(guī)和中ansys動力學(xué)進(jìn)行分析，確定了在不同工況下活塞的往的法規(guī)聚劃算慣性力、作用在主軸到房管局切向力和法向規(guī)劃的風(fēng)景化規(guī)律，從而為氣法規(guī)和健身房衡提供了可靠的理論依據(jù); 參考文獻(xiàn)1 畢玉華，申立中，何自立，2102型農(nóng)用柴油機(jī)平衡性分析及平衡性措施J 昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)2002 27 (1)8688;2 活