基于UG NX8.0的曲柄搖桿機構(gòu)運動仿真與分析

王成成

摘? ?要：分析機構(gòu)特征點的速度、加速度等參數(shù)是產(chǎn)品研發(fā)及實驗不可或缺的步驟。利用UG NX8.0對曲柄搖桿機構(gòu)特征點進行速度和加速度分析，得到了精準的數(shù)據(jù)，對機構(gòu)方案的優(yōu)化起到了積極作用。

關鍵詞：平面四連桿;仿真與分析;UGNX8.0

中圖分類號：TH122? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

曲柄搖桿機構(gòu)是平面四連桿機構(gòu)的一種，普遍應用于牛頭刨床進給機構(gòu)、雷達調(diào)整機構(gòu)、縫紉機腳踏機構(gòu)、復擺式腭式破碎機、鋼材輸送機、汽車雨刮器機構(gòu)等。傳統(tǒng)的設計方法需要進行大量的數(shù)據(jù)計算，制作模型進行運動演示，過程復雜，計算煩瑣，設計周期長。虛擬仿真技術已經(jīng)成為現(xiàn)代設計制造產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一項技術，在航空、航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業(yè)領域廣泛應用。利用虛擬仿真技術進行曲柄搖桿機構(gòu)的設計，不但能夠提高設計速度，降低計算難度，還能夠分析機構(gòu)的位移、速度、加速度等參數(shù)，同時大大降低設計成本。

1 平面四連桿機構(gòu)的建立

平面四連桿機構(gòu)如圖1所示，各構(gòu)件長度分別問L1=200mm，L2=50mm，L3=260mm，L4=150mm，L1為固定連桿，L2為曲柄，L3為連桿，L4為搖桿。曲柄為主動件，轉(zhuǎn)動速度為120r/min，通過連桿帶動搖桿做擺動動作。

圖1平面四連桿機構(gòu)簡圖

2 平面四連桿機構(gòu)的三維建模

UG NX8.0軟件是一款集CAD/CAE/CAM于一體的三維參數(shù)化軟件，利用該軟件的“建模”功能對4個構(gòu)建進行建模，如圖2所示。利用該軟件的“裝配”功能將構(gòu)件組裝成平面四連桿機構(gòu)，并將坐標系原點移動至L1與L4鏈接點，X軸與固定連桿L1平行Z軸垂直于機構(gòu)所在平面，如圖3所示。

3 建立連桿和運動副

應用UG NX8.0“運動仿真”模塊，定義4個連桿，并確定固定連桿。將L1定義為固定副J001，將4個連桿的連接處定義為旋轉(zhuǎn)福運動副J002、J003、J004、J005，并且設置運動副J002為驅(qū)動，如圖4所示。

4 運動仿真與分析

通過解算方案和求解，完成對整個機構(gòu)的運算，實現(xiàn)對該曲柄搖桿機構(gòu)的動畫演示。在運動導航器中，通過XY-Graphing得到運動副J004的速度隨時間變化曲線（圖5）和加速度隨時間變化曲線（圖6）。分析速度曲線得知J004點的最大速度為1072.693mm/s，發(fā)生在0.21s，最大的加速度為19815.213mm/s2，發(fā)生在0.15s，機構(gòu)的運行周期為0.5s。

結(jié)語

利用UG NX8.0可以很輕松地完成曲柄搖桿機構(gòu)的建模、仿真，并對機構(gòu)特征點的速度、加速度等特性進行精確的分析，得到精準的數(shù)據(jù)，可以很方便地修改機構(gòu)參數(shù)，對機構(gòu)進行優(yōu)化，直到得到符合要求的結(jié)果。通過此法，可以提高產(chǎn)品研發(fā)精度，縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本，對產(chǎn)品的研發(fā)及實驗起到積極的作用。

參考文獻

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