基于骨架模型曲柄滑块机构的参数化设计与仿真.pdf

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1、第6期机械设计与制造2012年6月MachineryDesign&Manufacture39文章编号：1001—3997(2012)06—0039—03基于骨架模型曲柄滑块机构的参数化设计与仿真术康爱军陈飞程刚(中国矿业大学机电工程学院，徐州221116)ParametricDesignandSimulationofSlider-CrankMechanismBasedonSkeletonModeIKANGAiqun，CHENFei，CHENGGang(SchoolofMechanicalandElectricalEngineeri

2、ng，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221l16，China)l【摘要】对曲柄滑块机构进行了几何分析并确定了其设计参数的取值范围。基于Pro厄的Top一；}Down设计方法，建立了曲柄滑块机构的骨架模型。通过Pro／Program编程和添加关系式实现了骨架模型{l参数化设计。基于骨架模型建立了曲柄滑块机构装配模型，并在Pro／Mechanism模块中进行运动学仿真2》分析，成功地建立了一个参数化设计与仿真系统。该系统能够获取曲柄滑块机构任意位置的运动规律，《；具有可视化、参数

3、化、操作简单等特点，为教学与生产实践提供指导。；》关键词：曲柄滑块机构；Pro／E；Top—Down设计；骨架模型；参数化设计与仿真系统{}【Abstract】GeometricanalysisisdoneandvaluerangesofdesignparametersareconfirmedforSlid一；er-crankMechanism．Based。theTop—D。wndesPro／E，眈e幽enoz，卜crank胁c{2nismisbuilt．Andparametricdes咖fortheskeletonmodelis

4、realizedbyprogrammingandaddingrelations{linPro~Program．Basedontheskeletonmodel，anassemblymodelisbuilt，andiskinematicallysimulatedini}echasrrrSo口paramericdesignandimlationsystemfolider-crankhanismisfitab—l；lished．Withthissystem，movementlawinanypositionofslider-crankmec

5、hanismetTltbeobtained．Thissys-i》temischaracterizedwithitsvisualizationandparameterizationandeasyoperation，whichmayprovideguid-《；forteachingandproductivepracicl》Keywords：Slider-CrankMechanism；Pro／E；ToownDesign；SkeletonModel；ParametricDe-{lsignandSimulationSystem3中图分类号：

6、TH16文献标识码：A1弓I言与连杆拉直共线状态。中应用广泛，对其的研究和设计一直是机构学中的一个重要课题。传统的图解法和解析法机构设计不仅效率低、劳动强度大，而且精度差、参数调整困难，不能实现参数化、可视化设计。文采用VC++作为开发工具，实现了四杆机构的参数化设计，具有良好的可视化程度。但其前期机构运动学分析求解和后期编程都十分复杂，而且只能实现机构特定位置的运动学分析，如需分析其他位置，必须再次求解和编程。采用Top-Down设计(自顶向下设计)方法，在Pro／E中建立曲柄滑块机构的骨架模型，通过Pro／Program编程和

7、添加关系式驱动骨架模型尺寸实现参数化图1曲柄滑块机构图解法原理图设计。基于骨架模型建立各个零件实体模型，对各个零件进行装配根据正弦定理，有：sm-旦／J=S1n—sin7klub+_a_二丽-o(2)连接后，在Pro／Mechanism模块中进行运动学仿真分析，成功地建—J立了—个曲柄滑块机构的参数化设计与仿真系统。因此解得：昭掣[sin(fl+0)一si](3)S1n2曲柄滑块机构几何分析6[sin(0)+si](4)曲柄滑块机构的图解法原理图咖，如图1所示。已知曲柄滑在AAC—D中：／_ACD枷(5)块机构行程速比系数、块行程

8、和偏心距，求解曲柄长度以及连杆sin／_AC，‘D=b(6)长度。首先根据行程速比系数可以求出机构的极位夹角：-a联立方程(2)、(5)、(6)解得：arcCOS(COS一丝)一}(7)在△Ac。中，Ac。为曲柄与连杆重叠共线状态，AG2为曲柄★来