某氣動連桿升降機構的運動學仿真與優化

甘國棟，孟 婥，李 培，周 健

（東華大學機械工程學院，上海 201620）

1 引言

氣動連桿機構是以氣缸為動力源，驅動連桿實現一定規律的運動，因其有結構簡單、容易制造、機械傳動噪音小、易于實現遠程自動控制等優點，在自動化或半自動化工業中得到了廣泛應用[1-2]，但其顯著缺點是設計過程較復雜。通常的做法是在充分分析其運動規律的基礎上，采用優化設計方法，通過調整設計參數，使其運動特性能滿足工程要求。由于氣動連桿升降機構的運動特性難以憑直觀感受，且各機構參數對運動特性的影響也難以憑經驗判斷，故有必要對其進行分析、設計和優化。常規連桿機構設計與分析方法主要是圖解法與解析法，設計精度與設計效率都比較低，且在氣動連桿機構中因有變桿長連桿的存在，給這兩種分析方法增加了困難。隨著計算機技術的不斷發展與MATLAB等軟件的出現，給氣動連桿機構的分析與優化設計提供了有效手段[3-4]。以某氣動連桿升降機構為研究對象，通過復數矢量法建立其數學模型，利用MATLAB軟件進行仿真分析，得到機構的運動曲線，再在此基礎上運用速度瞬心法得到以速度平穩性為目標函數的優化模型，對各連桿長的設計參數進行了優化。

2 基于simulink的氣動連桿升降機構運動學分析與仿真

某氣動連桿升降機構的運動簡圖，如圖1所示。桿OB為原動件，即氣缸，桿長可在一定行程內伸縮，當氣缸采用頭部軸銷式或中間軸銷式安裝時，氣缸長表示安裝鉸接位置與活塞桿端部之間的距離。……