平面连杆机构的杆组法运动分析及仿真_师忠秀

平面连杆机构的杆组法运动分析及仿真_师忠秀 第18卷第4期 2003年12月 文章编号:10069798(2003)04002205青 岛 大 学 学 报JOURNALOFQINGDAOUNIVERSITYVol.18No.4Dec.2003 平面连杆机构的杆组法运动分析及仿真 师忠秀, 綦明正, 程 强121 (1.青岛大学机电工程学院,山东青岛266071;2.青岛大学资产设备处,山东青岛266071) 摘要:为避免整体分析法复杂的建模和运算,将平面连杆机构视为由若干个基本杆组依 次连接到原动件和机架上而构成。应用矩阵法对常见的基本杆组进行建模,在可视 化语言VisualBasic6.0环境下建立相应的杆组位移、速度、加速度分析模块,开发了平面 连杆机构运动分析的计算机辅助分析与仿真系统,实现了机构运动分析数值计算、机构运 动线图自动绘制和机构运动动态仿真等计算机辅助可视化运动分析,并具有较强的通用 性。最后以一平面四杆机构为例,介绍了该系统的使用方法。 关键词:运动分析;杆组法;平面连杆机构 ——————————————————————————————————————————————— 中图分类号:TP391.72 文献标识码:A 无论是分析研究现有机械的工作性能,还是优化新机械,机构运动分析都是十分重要的。机构运动分析的方法大体上分为图解法和解析法两种。图解法概念清晰、形象直观,但作图繁琐、精度不高,随着机械向高速化和精密化发展,用图解法进行运动分析的结果,往往不能满足高精度的要求。解析法将机构问题抽象为数学问题,将机构运动参数和结构参数之间的关系用数学解析式来描述,便于推理和对机构在整个运动循环过程中任意位置的运动和动力性能进行深入分析,分析精度也较高。随着计算机技术和数值方法的发展,解析法运算冗繁的困难得以解决,体现出运算速度快、计算精度高的显著优势,因此解析法目前已得以广泛应用[2]。按所使用的数学工具及分析过程不同,平面机构运动分析解析法有封闭矢量多边形投影法、复数向量法、矩阵法、整体分析法和杆组法等多种。鉴于杆组法的灵活性强、简单通用,用矩阵法分析快捷的优点,研究中应用矩阵法对常见的基本杆组进行数学建模,在可视化语言VisualBasic6.0[3]环境下建立相应的杆组位移、速度、加速度分析模块,实现了机构运动分析数值计算、机构运动线图自动绘制和机构运动动态仿真等计算机辅助可视化运动分析。[1] 1 机构运动分析矩阵法的一般形式 设机构输入与输出关系为一组独立运动方程组 F(U,V,L)=0[4](1) 其中,L=[l1,l2,…,lm]T为机构广义结构参数向量,是常数向量,其元——————————————————————————————————————————————— 素可以是尺寸参数,也可以是角度参数;V=[v1,v2,…,vλ]T和U=[u1,u2,…,un]T分别为机构广义输入运动和广义输出运动,可以是直线运动,也可以是旋转运动;F=[f1,f2,…,fn]T为n个独立运动方程,正好解出n个输出运动。 由式(1)可以解出输入、输出运动关系 U=U(V,L) 将式(1)对时间连续微分即可得到输出速度和加速度的一般矩阵达式 . . -1VU U U(2)(3) 收稿日期:20030616 ,。 第4期师忠秀,等:平面连杆机构的杆组法运动分析及仿真23 24青 岛 大 学 学 报第18卷 第4期师忠秀,等:平面连杆机构的杆组法运动分析及仿真25 26青 岛 大 学 学 报第18卷 参考文献: [1] 邹慧君,傅祥志,张春林,等.机械原理[M].北京:高等教育出版社,1999.7585. [2] 申永胜.机械原理[M].北京:清华大学出版社,1999.5868. [3] 龚沛曾,陆慰民,杨志强.VisualBasic程序教程[M].北京:高等教育出版社,2000.52227. [4] 师忠秀.机械原理课程设计[M].北京:机械工业出版社,2003.38135. ——————————————————————————————————————————————— ACOMPUTERAIDEDDESIGNFORTHE MOTIVEANALYSISOFTHELINKAGEMECHANISM SHIZhong-xiu1,QIMing-zheng2,CHENGQiang1 (1.CollegeofMechanicalandElectricalengineering,QingdaoUniversity,Qingdao266071,China; 2.DepartmentofPropertyandEquipmentManagement,QingdaoUniversity,Qingdao266071,China)Abstract:Toshunthecomplexmodelandcalculationofunitaryanalysismethod,aplanarlinkagemechanismisdividedintoseveralbasalgrouplinkages,whicharelinkedfromdrivertoframeorderly.Usingmatrixmethod,kinematicsanalysismodelsofcommonbasalgrouplinkagesareestablished,andtheirprogrammodulesofdis-placement,velocityandaccelerationareestablishedinthevisuallanguage—VisualBasic6.0.ACADsystemoftheanaly sisandsimulationofplanarlinkagesisdeveloped,realizingmechanismvisualmotiveanalysisaidedbycomputer,includingthenumericalvaluecounting,motivechartdrawing,motivesimulating.Finally,afour-barlinkageisselectedfornumericalillustration. Keywords:kinematicsanalysis;bar-groupmethod;planarlinkagemechanism ———————————————————————————————————————————————