王紹清
(濰坊科技學院機械工程學院,山東濰坊 262700)
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基于RecurDyn的擺動導桿機構的運動特性分析
王紹清
(濰坊科技學院機械工程學院,山東濰坊 262700)
汽車空調是汽車舒適性的重要保障之一,汽車空調的功能主要是控制空氣流向和分配,其中擺動導桿機構是送風模式控制機構的重要組成部分。建立了擺動導桿機構的三維實體模型,在RecurDyn軟件中對擺動導桿機構進行動態分析,得到了機構的位移、速度和加速度等運動參數。分析結果表明:使用RecurDyn軟件分析四桿機構運動規律,操作過程簡單,仿真結果可信,為機構設計初期方案的篩選和優化提供了理論支持。
RecurDyn;擺動導桿機構;運動特性分析
擺動導桿機構[1-3]是汽車送風模式控制機構的重要組成部分。其中圖解法[4-5]和解析法[6-7]是擺動導桿機構常用的運動分析方法,但只能對構件上特定點的位移、速度和加速度進行分析。RecurDyn[8-10]是由韓國FunctionBay公司開發出的新一代多體系統動力學仿真軟件。它采用相對坐標系運動方程理論和完全遞歸算法,使RecurDyn具有飛馳般的求解速度,非常適合于求解大規模的多體系統動力學問題;完全的基于Windows開發的軟件,操作界面友好;求解穩定,結果令人信服。
建立了擺動導桿機構的三維模型,利用RecurDyn軟件對擺動導桿機構進行了運動仿真,得到了該機構的位移、速度和加速度等運動參數,為設計提供有價值的理論依據。
已知AB=100mm,AC=350mm,曲柄AB為原動件,以n=50r/min勻速轉動,初始位置為水平位置。導桿BC為從動件,通過滑塊B將曲柄AB的連續轉動變為導桿BC的往復擺動。如圖1所示。
圖1 擺動導桿機構工作原理
運動仿真模型是進行運動特性分析的數學模型,它為計算提供所有原始數據。模型的形式直接影響計算精度、計算時間、所需內存大小及計算過程能否完成。在UG中按設計圖紙尺寸對擺動導桿機構進行了簡化的三維建模,利用UG與RecurDyn軟件的接口將所建立的擺動導桿機構導入RecurDyn軟件中,在“joint”選項卡中創建曲柄和機架之間的轉動副、曲柄和滑塊之間的轉動副、導桿和機架之間的轉動副,定義滑塊和導桿之間的移動副。在運動副中的“屬性”對話框中選中“joint”選項卡,單擊“motion”按鈕設置驅動,設置轉速為5.23rad/s,如圖2所示。
圖2 擺動導桿機構的三維模型
利用RecurDyn軟件中的工具箱仿真工具,設置仿真終止時間和仿真工作步長之后,對擺動導桿機構進行仿真計算,得到的結果如圖3—10所示。
圖3—5為導桿質心的運動規律曲線。當曲柄以n=50r/min的轉速運動時,由運動規律曲線圖可以得到任意時刻導桿質心的位移、速度和加速度的值。
圖3 導桿質心位移和時間關系圖
圖4 導桿質心速度和時間關系圖
圖5 導桿質心加速度和時間關系圖
圖6—8為滑塊沿導桿的運動規律曲線圖,圖9—10為導桿的角速度和角加速度運動規律曲線圖。當曲柄以n=50r/min的轉速運動時,由運動規律曲線圖可以得到任意時刻滑塊沿導桿的位移、速度和加速度的值以及導桿的角速度和角加速度的值。輸出的仿真圖形直觀地揭示出了擺動導桿機構的運動規律。
圖6 滑塊沿導桿的位移和時間關系圖
圖7 滑塊沿導桿的速度和時間關系圖
圖8 滑塊沿導桿的加速度和時間關系圖
圖9 導桿角速度和時間關系圖
圖10 導桿角加速度和時間關系圖
建立了擺動導桿機構的三維實體模型,利用RecurDyn軟件對擺動導桿機構進行動態分析,得到了該機構的位移、速度和加速度運動規律曲線。結果表明:虛擬樣機技術可靠、直觀、可靠,避免了圖解法反復繪圖和精度不高的問題,有效避
免了解析法推導和論證過程的繁瑣,可以幫助設計人員降低設計的費用,提高設計的效率。
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KinematicAnalysisofCrankShaperMechanismBasedonRecurDyn
WANGShaoqing
(SchoolofMechanicalEngineering,WeifangUniversityofScienceandTechnology,WeifangShandong262700,China)
Automotiveairconditioningisoneoftheimportantguaranteeforthecomfortpropertyofcar.Themainfunctionofautomotiveairconditioningisthecontrolofflowanddistributionofair.Crankshapermechanismisanimportantpartofblowingmodecontrolmechanism.Thethree-dimensionalsolidmodelwasestablished.ThedynamicanalysistothecrankshapermechanismwasperformedinRecurDynsoftware.Thedisplacement,velocityandaccelerationofthemechanismwereobtained.Theresultsshowthatanalyzingmovementoffour-barmechanismissimpleandcrediblebyRecurDynsoftware.Itprovidessupportfortheschemeselectionanddesignoptimizationininitialdesignprocess.
RecurDyn;Crankshapermechanism;Kinematiccharacteristicanalysis
2015-11-06
王紹清(1985—),男,碩士,助教,主要研究方向是機械結構分析與優化。E-mail:wangshaoqing369@163.com。
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