基于Proe的活塞连杆机构的运动学仿真.docVIP

北 京 科 技 大 学 机械动力学大作业 基于Proe的活塞连杆机构的运动学仿真 学院：机械工程学院 班级：机研111 姓名：陈欣欣 学号：2012年5月 日 基于Proe的活塞连杆机构的运动学仿真 陈欣欣 （北京科技大学机械工程学院 100083）Abstract ABSTRACT：the engine piston linkage mechanism as the research object, using Proe software of the entity modeling function modeling, and through the assembly function establish assembly model, this paper mainly on the piston linkage mechanism and the structure of the motion simulation analysis and thermal analysis, get the pistons linkage mechanism movement rules, and further analyzes the movement whether reasonable, whether structure motion interference technical information, so as to provide reliable and optimization mechanism design theory basis. Key word: Detroit; Connecting rod; Collision detection; Interference; 0引言 活塞连杆是机械行业中的曲柄滑块机构，应用该机构最典型的实例就是发动机气缸，它可以将燃气的能源转换为机械动能。在工作过程中，连杆将活塞上的力传给曲轴，是活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，对外输出做功。连杆小端工作时作往复运动，大端作旋转运动，杆身做复杂的平面运动，因此对活塞连杆机构的运动进行仿真得出其运动规律，可以对该机构的优化设计奠定基础。 1 仿真模型的建立 在进行各部件的建模之前，应首先进行结构分析，制定出建模方案。根据已知数据和参数在proe中对活塞、基座、输出轴、连杆进行建模并装配，模型如下图 图1-活塞连杆机构的装配图 2 机构设置 在对机构进行设置之前，需要对机构进行检测，如果机构是符合设计意图，那么就可以对机构设置动力源和运动环境等模型元素。 1）机构检测 在【机构】平台中通过拖动曲轴，看模型的运动是否按照设计的意图运动。 2）添加伺服电机 一、运动分析 1自由度分析 从理论上，一个自由度代表只要确定机构中任意一个活动机构的位置，就可以确定机构中所有其他机构的位置。从数学意义来讲，整个机构只需要一个变量就可以确定下来。从实际应用的观点来看，可以认为一个有一个自由度的机构，只需要一个伺服电动机就能驱动它。 2 运动仿真 选取连杆元件，对其进行包络分析。如图2所示。 图2-连杆的包络图 包络分析后在“AnalysisDefinition”选项中，进行全局碰撞检测，这样在仿真中如果发生碰撞冲突时则会响起消息铃声。 分析测量结果 a.对活塞的孔轴线进行测量，得到活塞轴线位置曲线如图所示。 图3-活塞的位置曲线图 b.对销轴进行测量，得到活塞运动的速度和加速度曲线如果所示。 图4-活塞的速度和及速度曲线 从上面的图表中可以得到机构的一些运动信息。改变曲轴的速度以及相关的机构参数，相应地会得到新的设计结果，便于对机构的运动特性进行控制。设计的更改可以反映在装配主模型的复制分析方案中，再重新分析，一旦确定最后的设计方案，设计更改就可以直接反映到装配的主模型中。 通过对位移的分析，可以确定构件运动所需的空间及行程，考察构件或构件上的某点能否实现预定位置变化的要求。通过对速度的分析，可以确定机构中从动件的速度变化是否满足工作要求，得出准确的理论数据和曲线，有效地分析机构运动过程中的运动特性和规律，并应用于现实中，为结构设计及优化提供理论基础。 二、活塞的结构分析 1建立分析模型 分析条件：活塞顶部受到2500K、9Mpa高温气体作用，在复返1千万次运行的疲劳安全系数。活塞为A16061合金铝，抗拉强度为290MPa，屈服强度为240MPa，疲劳强度为95MPa，热传导为167W/m℃。 1.1简化模型并分配材料 简化模型时，不影响分析结构的特征简化掉，尽量不能出现锐角等难以进行网格划分的结构缺陷。否则容易产生分析错误。如果出现不可避免的锐角，可采用倒圆角工具使其圆