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1、增刊江西蓝天学院学报Supplement2008年10月JOURNALOFJIANGXIBLUESKYUNIVERSITYOctober.2008一种典型连杆机构的运动学仿真及优化设计分析徐桂梅周立志辜文娟(江西蓝天学院数控系江西南昌330098)摘要:为了更好地对连杆机构的运动性能进行分析研究,采用仿真分析软件ADAMS对一种典型的连杆机构进行了运动学仿真及优化设计分析。仿真时以各铰点的坐标为设计变量进行设计研究,分析出对工作性能影响最大的三个变量为/DV_40、/DV_80和/DV_100。同时以这三个变量为优化对象,并以关键铰点D点的最大受力达到最小值来建立目标函数,进一步对
2、机构进行优化设计。优化结果表明机构工作时的机械传动性和安全可靠性得到了提高。关键词:ADAMS连杆机构运动仿真优化设计中图分类号:TH137文献标识码:A文章编号:123(2008增)-032-04连杆机构是由若干个刚性构件用低副联接所组成,具0引言有传递和变换运动,实现力的传递和变换的功能。如图1所示的机构就是最好的实例。它是由连杆机构最基本的型式连杆机构是许多机械上都广泛使用的运动机构。它的平面四杆机构,以及在它的基础上演化而成的曲柄滑块机构件运动形式多样,如可实现转动、摆动、移动和平面或空构相结合的连杆机构。在此机构中,构件1为机架,与机架间复杂运动,有着显著的优点如:运动副
3、单位面积所受压力构成运动副的构件2、4、5称为连架杆,且与机架组成整转副较小,且面接触便于润滑,故磨损减小;制造方便,易获得较的连架杆2为曲柄,与机架组成摆动副的连架杆4、5为摇高的精度等等,从而广泛应用于各种机械、仪表和机电产品杆,不与机架组成运动副的构件3、6称为连杆。中,所以对连杆机构的运动性能进行分析和设计意义重大。利用专用软件对机构进行动力学仿真和优化设计,在一定程度上提高了设计的质量和效率。但这类软件往往只是针对某种具体要求开发的,适应性、透明性及可视性差,常常只能分析几个特殊位置,不能真实完整地显示出工作过程的全部情况。而利用ADAMS软件中的View模块进行运动学仿
4、真与优化设计,能够较好地解决上述问题。因此,通过采用ADAMS对典型连杆机构的运动仿真及优化设计图1连杆机构简图[1]进行了分析研究,相关分析结果可提高机构工作时的安全曲柄摇杆机构的杆件长度满足格拉霍夫定理,也就可靠性;同时也为其它工程机械的优化设计提供了一种参是组成整转副的两个构件中必有一个最短杆,最短杆与最考。长杆的长度之和必小于或等于其余两构件的长度之和。图中A角为压力角,而其余角C为传动角,显然传动角越大,则1连杆机构简介有效分力Ft越大,而径向压力Fn越小,对机构的传动越有利。因此,在连杆机构中,常用传动角的大小及其变化情况收稿日期:2008-04-30作者简介:徐桂梅(
5、1963-),女,江西南昌人,江西蓝天学院,工程师。研究方向:金属材料表面强化。周立志(1983-),男,吉林延边人,江西蓝天学院,硕士。研究方向:激光表面改性。#32#江西蓝天学院学报(2008)来衡量机构传力性能的优劣。在机构的运动过程中,传动角朗日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行的大小是变化的,为了保证机构具有良好的传力性能,设计静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反时通常应使Cmin40b;当然对于高速和大功率的传动机械,作用力曲线。该软件的仿真可用于预测机械系统的性能、应使Cmin50b。连杆机构设计的基本问题是根据给定的要运动范围、碰
6、撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷求选定机构的型式确定各构件的尺寸,同时还要满足结构等。条件(如要求存在曲柄、杆长比恰当等)、动力条件(如适当该软件包括核心模块ADAMS/View和ADAMS/Solver,的传动角等)和运动连续条件等。连杆机构的设计方法有解以及其他扩展模块。其中ADAMS/View提供了一个直接面析法、作图法和发展的计算机辅助设计方法等等,每种方法向用户的基本操作对话环境和虚拟样机分析的前处理功各有特点及其适用范围[2-3]。能,其中包括样机的建模和各种建模工具、样机模型数据的如图1所示,某种典型连杆机构的摇杆3长度为输入与编辑、与求解器和后处理等程序的自
7、动连接、虚拟样100mm,设计要求传动角不小于40b。根据曲柄摇杆机构的机分析参数的设置、各种数据的输入和输出、同其他应用程条件以及给出的设计参数,设定曲柄1为a,连杆2为b,摇杆序的接口等。因此,铰链连杆机构的优化设计采用ADAMS/3为c且c=100mm,架杆4为d,曲柄5为e且e=1/2c,连View模块.杆6为f。可得到以下约束条件:2.1参数化建模仿真[4](1)杆长条件建模过程如下:d+b
