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基于Simmechanics的偏置曲柄滑块机构运动学建模及仿真研

究

偏置曲柄滑块机构是机械系统中常见的重要构件之一，其应用

广泛且具有重要的工程实际意义，在许多对运动精度和效率要

求较高的机械设备中均有应用。本文将根据Simmechanics软

件平台，对偏置曲柄滑块机构进行运动学建模及仿真研究。

1.偏置曲柄滑块机构的结构与运动特点

偏置曲柄滑块机构一般由曲柄、连杆、滑块等部件组成，其构

造简单却效果卓越，能够使线性运动转化为旋转运动，并且具

有体积小、质量轻、运动平稳等特点，被广泛应用于发动机、

冲床、组合机床等机械设备中。

2.基于Simmechanics的偏置曲柄滑块机构建模

2.1组件翻译与刚体连杆连接

在Simmechanics中，我们首先需要将偏置曲柄滑块机构的各

个组件按照真实的几何形态进行翻译，在建模时，偏置曲柄滑

块机构的曲柄与连杆被定义为刚体，而机构中的滑块被定义为

运动副。

2.2连杆的轴向位置与杆长

在建模时，我们需要输入连杆的轴向位置以及杆长数据，使得

机构的运动精度更加准确。

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2.3滑块相对于曲柄的偏移量

在Simmechanics建模中，我们可以通过设置连接杆的连接方

式，将连接杆绑定到机构中心位置，在此基础上对机构中滑块

的偏移量进行设置，以确保机构运动的准确性。

3.偏置曲柄滑块机构运动仿真

在完成基于Simmechanics的偏置曲柄滑块机构建模后，我们

可以通过运动仿真，来进一步验证机构在真实运动中的性能表

现。

3.1曲柄旋转角度与滑块位移关系图

在Simmechanics中，我们可以通过绑定虚拟仪表板，对偏置

曲柄滑块机构的曲柄旋转角度与滑块位移进行实时监测，并将

监测结果以关系图的形式呈现。

3.2力矩曲线与功率图

在Simmechanics中，我们可以添加作用于机构中各个部件的

外部力，预测机构在不同工作条件下的承载能力，并生成相应

的力矩曲线和功率图，以此来评估机构的工作性能。

4.结论

通过Simmechanics软件平台实现了偏置曲柄滑块机构的运动

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学建模及仿真，进一步验证了该型机构的运动计算和运动性能

表现，为机械系统的设计和优化提供了较高的建模精度及仿真

可靠性。在进行偏置曲柄滑块机构运动仿真时，需要输入相关

数据以确保模型的准确性和可靠性。以下列出一些常用的数据

参数并进行分析。

1.曲柄半径

曲柄半径是指偏置曲柄中心点到曲柄连接处的长度，是机构中

最重要的尺寸之一。曲柄半径的大小直接影响到机构工作时所

需的运动轨迹和最大位移以及对机构的承载能力。

2.连杆杆长

连杆杆长是指连杆两端中心点的距离。在偏置曲柄滑块机构建

模中，连杆杆长是非常重要的因素之一，它将直接影响到机构

的运动学性能以及机构的运动轨迹。

3.滑块质量

滑块质量将直接影响到机构的承载能力，同时还会对机构的动

力学行为产生一定的影响。虽然高质量的滑块能够提高机构稳

定性，但同时也会增加机构的惯性质量。

4.滑块偏移