一種平面四桿機構的運動學分析

1、一種平面四桿機構的運動學分析摘要：探究一種平面四桿機構的運動特征，分別用矢量方程圖解法和 ADAMS 軟件對其機構運動情況進行分析，得到機構運動過程中各桿件速度、加速度變化曲線，并分析其變化規(guī)律。研究結果表明：仿真方法可以獲得機構整個周期的全過程值并且精度較高，矢量方程圖解法只能獲取機構某位置的運動特性，若需要其他位置值， 則需反復做圖求解。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.關鍵詞：平面四桿機構；矢量方程圖解法；ADAMS；運動特性Key words： planar four-bar linkage ； vector equation ofgraphic method ； ADAMS；movement characteristics中圖分類號： TH112 文獻標識碼

4、： A 文章編號：1006-4311（ 2016） 16-0210-03引言機構運動分析的任務是在已知機構尺寸及原動件運動規(guī)律的情況下， 確定機構中其他構件上某些點的軌跡、位移、速度及加速度和構件的角位移、角速度和角加速度1 。機構運動分析的方法很多，主要有圖解法、解析法和用仿真軟件進行分析。圖解法相對方便簡單，解析法雖然能獲得精確的計算結果，但數(shù)學模型的建立和計算程序的編制相當繁瑣，需要花費大量的精力計算過程繁瑣，對于新疆高校學生數(shù)理基礎薄弱學生理解起來困難，因此在教學中很少講解。仿真法是對機構進行三維建模、動態(tài)仿真。本文用圖解法和ADAMS 軟件分別對一種平面四桿機構進行了運動學分析，比較

5、其優(yōu)缺點，對深入認識四桿機構的運動特性有著積極的意義。矢量方程圖解法對四桿機構的運動分析已知各構件的尺寸為 lab=24mm ，lad=78mm ，lcd=48mm ，=100。原動件以角速度 1=10rad/s 逆時針回轉， 求機構在 1=60時構件 2、3 的角速度和角加速度。1.1 機構運動簡圖選取比例尺 l=0.001m/mm ，按 1=60畫出機構運動簡圖如圖 1。1.2 速度分析速度分析由B 點開始，并取重合點B3 及 B2 進行求解，已知 B2 點的速度方向垂直于AB 指向與 1 的轉向一致， 為求 3 先求構件 3 上任一點的速度，構件 3 和構件 2 組成移動副，可由兩個構件

6、上重合點的速度關系求解，由運動合成原理，重合點B3及 B2有取速度比例尺 v=0.01（m/s ）/mm ，取 p 點為速度圖極點，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 點開始， B 點僅有的法向加速度為其方向沿 AB，并由 B 指向 A。點 B3 的加速度由兩構件上重合點間的加速度關系可知ADAMS 對四桿機構的運動分析2.1 虛擬模型的建模分別作出曲柄、連桿、搖桿、滑塊，創(chuàng)建運動副1 ，創(chuàng)建機構模型圖4。2.2 構件的運動特性分析施加驅動時在Function （time ）中輸入 10，點擊仿真按鈕， End Time 欄輸入 pi/5 ，表示仿真運行時間是曲柄轉

7、動一圈，看到機構仿真模型如圖5。進入后處理模塊2 ，可看到構件2 和構件3 的加速度和角加速度，如圖6。為了獲得構件2 和構件 3 在給定位置60角速度和角加速度的具體值， 可以通過調整曲線數(shù)據(jù)表來獲取3 ，如圖 7。3 結論由數(shù)據(jù)表通過仿真獲得 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生人為誤差。顯然，仿真方法可以獲得機構整個周期的全過程值并且精度較高，矢量方程圖解法一次分析作圖只能反映機構一個運動位置的情況不能反映機構一個周期的運動特性。若要反映機構在其他位置的速度、加速度必須重新做圖。結果表明采用圖解法比較方便，而且精度也滿足實際問題的需要， 但只能用于構件較少的簡單機構。 對于復雜圖形，圖解法則會費時費力。若采用 ADAMS 對機構進行建模及運動學和動力學仿真分析，不僅可以獲得較高的計算精度及一系列位置的分析結果，并能繪制機構相應的運動曲線圖，還可以把機構分析和機構綜合問題聯(lián)系起來便于機構的優(yōu)化設計。不但可以減少人為誤差，而且可以大大縮短產品的開發(fā)周期，降低成本 4 。提高了學生的學習興趣和課堂效果，從而有效解決了學生對機構運動特性不易掌握的問題。參考文獻：1 孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理 M