机械原理研究教学 六杆机构分析.docx

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机械原理研究教学六杆机构分析

具有双停歇的六杆机构运动学性能分析

（北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京市海淀区100044）

StudyontheKinematicsperformanceofSix-barDwellMechanism

（SchoolofMechanical&ElectronicControlEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China）

摘要：

本文主要研究的是通过利用运动仿真软件Workingmodel进行连杆机构运动仿真。

先在Workingmodel中画出的机构运动2D图，然后对机构进行仿真。

并且查看某些点的运动轨迹，最后得出所研究的构件的位置，速度，加速度图像。

通过对这些机构进行仿真，不仅学会使用分析软件，而且学会一些机械设计的方法。

关键字：

Workingmodel，仿真，机构运动分析

ABSTRACT:

ThispapermainlystudiesarebyusingmotionsimulationsoftwareWorkingmodelforconnectingrodmechanism’ssimulation.FirstdrawthemechanismmotioninWorkingmodelfigure,thenthesimulationwascarriedoutontheconnectingrodmechanism.Andanalysistrajectoryofsomepoints.Finally,concludedtheposition,velocity,andaccelerationcurveoftheframememberwhichwestudy.

Throughthesimulatedofthesemechanism,Inotonlylearntousethedesignandsoftwareworkingmodel,andlearnsomedesignmethods.

KEYS:

Workingmodel，Simulation，Mechanismmotionanalysis

目录

1.摘要.......................................1

2.引言.......................................3

2.1workingmodel简介........................3

2.2workingmodel优点.........................3

3.机械结构分析...............................4

3.1六杆机构自由度分析.......................4

3.2六杆机构结构组成分析.....................5

3.3机构运动特性分析.........................6

4.结论......................................9

5.参考文献...................................9

6.感想与收获................................10

2.引言

2.1Workingmodel简介：

Workingmodel是世界上最受欢迎的CAE工具，它是一种概念性设计的工具，可让用户创建模拟机构取代模糊、费时、不准确的机构计算。

所采用的工作模型是由成千上万的专业工程师创建并分析真实的机械系统得到的。

它的工作模型包括自动碰撞检测和反应NURBS的几何形状。

最新版本还包括普遍脚本为Flexbeam、剪力和弯矩、和销钉摩擦等。

这些脚本都被定制以扩展用户工作模型的使用。

它是构建一个想象中产品的结构的最好仿真工具，能够测定产品合理性，推荐产品的相关参数。

2.2workingmodel优点

Workingmodel是一个非常简单有用的软件，既可以进行运动仿真，还可以进行运动分析，非常直观，特别是任意一点的轨迹都可以模拟，这对学生的设计很适合，可以实时观察轨迹的变化，直到选中预想的轨迹为止。

另外，该软件的强大的动画功能还能引起学生的兴趣。

3.机械结构分析

图1

3.1六杆机构自由度分析

自由度公式:

F=3n-（2Pl+Ph–P’）-F’

F是自由度，n为活动构件数

Pl是低副个数，Ph是高副个数

P’是虚约束个数，F’是局部自由度

自由度计算：

n=5,Pl=7,Ph=0,P’=0,F’=0

F=3n-（2Pl+Ph–P’）-F’=3x5-2x7=1

3.2六杆机构结构组成分析

图2

如图2所示，除原动件外，原六杆机构可拆分成两个II级组，即由2个构件和3个低副构成的基本杆组。

所以该具有双停歇运动特性的六杆机构是II级杆组。

3.3机构运动特性分析

图3

如图3所示，E点的每个运动周期内均有两个X，Y坐标持续一段时间基本不变的位置，，这时E点通过图1中ββ段近似圆弧，这段圆弧较长，所以体现E点停歇时间较长。

另一个位置持续不变的时间相对较短，图示停歇现象没有上一个位置明显。

这时E点通过图1中αα段近似圆弧，这段圆弧较短，所以体现E点停歇时间较短。

机构的速度图像（E点）：

图4

机构的加速度图像（E点）：

图5

图6

在图6所示位置，E点所在的较长段近似圆弧圆心在F’点，所以此时F点基本保持静止。

图7

在图7所示位置，E点所在的较短段近似圆弧圆心在F’’点，所以此时F点也基本保持静止。

4.结论

通过workingmodel的仿真，可以清晰地得出该六杆机构的确具有双停歇的运动特性，它是利用一个具有两段近似圆弧的连杆曲线来实现的。

两段圆弧的圆心分别在F’和F’’点，在机构的每个运动周期都有两个较长时间的稳定停歇。

5.参考文献

【1】孙桓陈作模葛文杰.机械原理.高等教育出版社

【2】华中科技大学画法几何及机械制图.高等教育出版社.

【3】机械原理.全程辅导李光敏

【4】金文涛谢萌基于Mathematica和Workingmodel的机构运动分析与设计

【5】Workingmodel2D教程

6.收获与感想

通过这次小项目的研究，不仅让我学会并且熟练掌握了Workingmodel和Sam这两个软件，还借此机会复习了CAD，增强了自己的动手能力。

同时还增加了机械原理学习的兴趣，对机械原理的学习不再是仅仅的文字与静止的图片了，可以自己动手仿真，设计，这使学习的兴趣更浓烈了。

此外，Workingmodel是个很实用的软件，学会了这个软件，以后碰到什么难以理解的机构可以自己动手制作二维模型来仿真，让机构动起来帮助理解。

总之这次活动获益匪浅。