【文章內容簡介】 業(yè)性能?？ㄌ乇死展纠锰摂M樣機在切削任何一片金屬之前就可快速試驗數千種設計方案，不但降低了產品設計成本，縮短了開發(fā)周期，而且還制造出性能更為優(yōu)異的產品。 運動仿真技術在國外已有很多應用實例，我國也正積 極投身于該項技術的研究中。在傳統(tǒng)上，我國引進物理樣機，開發(fā)人員往往停留在零件照抄的水平上，對于樣機缺乏系統(tǒng)水平上的理解和研究，結果雖然投入了大量的人力物力，卻收效甚微。但如果采用虛擬樣機技術，技術人員便可對引進樣機進行深入的研究，可以追蹤樣機的設計思想，從而真正提高設計人員的水平，開發(fā)出能滿足市場需求的產品來。 主要研究內容、途徑及技術路線 本課題主要分析 曲柄滑塊機構 的結構及工作原理，學習 PRO/E 三維造型軟件的基本操作，特征造型方法及運動仿真等。 具體研究內容有以下幾點：（ 1）對 曲柄滑塊機構 本身的結 構特點和性能進行研究。（ 2）對 曲柄滑塊機構 各組成零件的三維模型進行設計。（ 3）在 PRO/E 環(huán)境中生成減速器的各主要零件的三維模型。（ 4）對 曲柄滑塊機 構 的 方案進行優(yōu)化設計。（ 5）對 曲柄滑塊機構 的工作情況進行裝配和運動仿真。 主要研究途徑和技術路線有： 查閱有關 曲柄滑塊機構的 機械原理、 PRO/E軟件功能等與設計相關方面的資料，研究國內外相關的設計手冊或書籍，在保證設計方案可行性的基礎上，用 PRO/E 設計出減速器的結構并進行仿真。 利用計算機三維造型軟件對機構進行三維造型和運動仿真，及時發(fā)現 問題，及時修改。實行邊科研和邊設計 等，這樣信息反饋快、修改及時、從而提高工作效率和經濟 效益。 曲柄滑塊機 構的三維參數化設計系統(tǒng)結構： 上圖概述了 曲柄滑塊機構 的總體設計、結構設計、系統(tǒng)設計方法 ,系統(tǒng)設計方法 ,系統(tǒng)總體結構等。 曲柄滑塊 構在 PRO/E 設計系統(tǒng)運行 的 流程圖 如下： 用戶界面模塊 總體設計 結構設計 數據庫模塊 用戶界面生成數據 PRO/E生成數據 模型 庫 塊 零件模型庫 裝配關系模型庫 應用程序模塊 圖 11 曲柄滑塊機構三維參數化設計系統(tǒng) 圖 12 在 PRO/E 設計系統(tǒng)運行的流程圖 本章小結 本章主要對曲柄滑塊機構的用途及發(fā)展前景進行調查，并且對課題的研究目的和意義，及主要研究途徑和技術路線進行了說明，通過對這些問題的分析和探討 ,更加 深入地了解課題，為論文的設計做好充足的準備。 2 曲柄滑塊機構簡介 曲柄滑塊機構定義 曲柄滑塊機構是鉸鏈四桿機構的演化形式 ,由若干剛性構件用低副 (回轉副、移動副 )聯接而成的一種機構。是由曲柄（或曲軸、偏心輪）、連桿、滑塊通過移動副和轉動副組成的機構 。 曲柄滑塊機構的特性及應用 常用于將曲柄的回轉運動變換為滑塊的往復直線運動 。或者將滑塊的往復直線運動轉換為曲柄的回轉運動。對曲柄滑塊機構進行運動特性分析是當已知各構件尺寸參數、位置參數和原動件運動規(guī)律時 ,研究機構其余構件上各點的軌跡、位移、速度、加速度等 ,從而評價機構是否滿足工作性能要求 ,機構是否發(fā)生運動干涉等。曲柄滑塊機構具有運動副為低副 ,各元件間為面接觸 ,構成低副兩元件的幾何形狀比較簡單 ,加工方便 ,易于得到較高的制造精度等優(yōu)點 ,因而在包括煤礦機械在內的各類機械中得到了廣泛的應用，如自動送料機構、沖床、內燃機空氣壓縮機等 。 曲柄滑塊機構的分類 根據結構特點，將其分成 3 大類：對心曲柄滑塊、偏置曲柄滑塊、偏心輪機構 圖 21 對心曲柄滑塊機構 圖 22 偏置曲柄滑塊機構 圖 23 偏心輪 機構 偏心輪機構簡介 當曲柄長度很小時，通常把曲柄做成偏心輪，這樣不僅增大了軸頸的尺寸，提高偏心軸的強度和剛度，而且當軸頸位于中部時，還可以安裝整體式連桿，使得結構簡化。因此偏心輪廣泛應用于傳力較大的剪床、沖床、鄂式破碎機、內燃機等機械中 [6]。 偏心輪機構可以實現復雜的非線性傳動關系，且傳動平穩(wěn)，結構緊湊，動力平衡性好。將偏心輪與連桿等機構組合應用，可實現單純用連桿機構難以得到的復雜的運動特性。是曲柄滑塊機構是常用的機構型式。生產實際中，如在滑塊往復行程中具有勻速運動段，并有急回特性，則一般將有利于 生產質量和生產率的提高。沖壓機的沖頭 (滑塊 )，如能以勻速沖壓工件成形、則有益于沖壓件加工質量的提高 。牛頭刨床的刨刀 (滑塊 )，如能以勻速刨削工件，則無疑會改善工件表面的加工質量，并提高刨刀的切削壽命 (因切削刀均勻 )。但是，簡單的對心曲柄滑塊機構，當曲柄勻速回轉時，其滑塊是不具有急回特性和勻速運動段的 。即便采用六桿以上的連桿機構，一般也只能實現近似的勻速運動?，F在采用偏心輪一曲柄滑塊機構，則能以緊湊的機構型式實現上述運動特性 [7]。 在海上能源綜合開發(fā)平臺上，采用這種偏心輪機構，通過滑塊聯動液壓缸，用于將海風 端水平軸旋轉的機械能轉化成活塞往復運動的機械能，進而轉化成液壓能。 圖 24 工作原理圖 圖 25 立體效果圖 本章小結 本章主要對曲柄滑塊機構的 定義以及特性和應用加以敘述，并介紹了常見的幾種曲柄滑塊機構，著重介紹了偏心輪機構。 3 曲柄滑塊機構的動力學與運動學特性 曲柄滑塊的動力學特性 圖 31 立體效果圖 上圖為曲柄滑塊機構的受力分析示意圖 從曲柄 r 傳到連桿 l上的力 pc 與滑塊發(fā)出的壓力 p 之間，存在如下關系： ppc ??cos （ 31） 曲柄頸 A處，沿半徑方向的力 pr和 pc的關系： pr =pc )cos( ??? （ 32） 將上 2式聯立，可得到： pr = ??? co s/)co s( ?p （ 33） 曲柄頸沿 r 方向承受與 pr力大小相等的壓力。曲柄頸沿圓周方向所受切線力 pT與半徑 r 的乘積，就是轉矩 T。 T=pT*r （ 34） 根據上圖可知： )sin ( ?? ?? pp cT （ 35） 將 （ 1）、（ 4） 式代入 （ 5） 式，則 rpT *c o s/)s in ( ??? ?? （ 36） 從上式求出 P。 rTp /1*)s in (/c o s ??? ??