含连杆摇杆运动副间隙四杆机构动力学仿真研究

的区间内间隙机构角加速度曲线 比较光滑 ， 其它区间内曲线波动十分严重 ， ８ 。 、５３ 、７６ 在３ ５ ５。 ５ 。的位置
时 ，曲线出现急剧变化．
从图６ ７ 、 中可 以观察到 ， 在曲柄转速为 ＝３ ０ ｄ ｓ ６ ０ ／ 情况下，间隙杆受力曲线在初始阶段有轻微的波动，
在３ ０ 、３ ８ 、７ ５ ２。 ５。 １。附近曲线发生 了较强 的波动 ，其 曲线波动量为［ ０ １ Ｎ，１０ 】 ０ ８Ｎ ；当曲柄转速 为 １ ０ ０ ｓ ，曲线初始阶段有轻微的波动， ３０ ，７０ 的区间内曲线的波动十分严重 ，在３５ 、 ８ ０ ｄ／ 时 在［ ７。 ５。】 ５。
Ｄｙ ｍｉ ｉ ｎａ ｃＳ ｍｕｌ ｔｏ ｆａＦｏ ｒＭ ｅ ｈａ ｉ ｍ ｔ ｅ ｒ ｎｃ ｎ Ｌｉ ｋａ ｅ Ｒｏ ｋｅ ｏ ｎｔｂａ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｕｒＢａ ｃ ｎ ｓ ｗｉｈ Ｃｌ ａ ａ ｅｉ ｎ ｇ — ｃ ｒＪ ｉ ｓ ｄ Ｏｎ Ｖｉ ｔ ａ ｏ ｏ ｙ ｎ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｒ ｕ ｌＰｒ ｔ ｔ ｐｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ
重力． 根据不同的曲柄转速进行仿真试验 ，在Ａ Ａ ／ ＩＷ中可以同时观察到机构运动的动画 、间隙杆的运 Ｄ ＭＳＶ Ｅ 动情况 ；利用Ａ Ａ ／Ｏ Ｔ Ｒ Ｃ Ｓ Ｏ 绘制图２ Ｄ Ｍｓ Ｓ Ｐ Ｏ Ｅ ｓ Ｒ Ｐ 至图７ 图２ 中的虚线对应于无运动副间隙机构 ．实线对 ． 至７ （
应于含运动副间隙机构．
研究的模型．
本文采用最简单的连续接触模型来研究该 四杆机构 ， 利用Ａ Ａ ／ＩＷＴ具库 中的铰链约束 （ｏ ｔ及 Ｄ ＭＳＶＥ Ｊｉ ） ｎ 刚性短杆来建立含间隙铰的等效约束 ，通过间隙杆的受力情况来判断运动副元素是否存在分离．
图 ２ ∞＝ ６ ０ ／ ，摇杆 角速度 曲线 ３０ｄ ｓ
［ 郑建荣． Ｄ ＭＳ ２ ］ Ａ Ａ 虚拟样机技术入门与提高［ ． Ｍ】北京： 机械工业出版社， ０２ ２０． ［ 王国强， ３ ］ 张进平， 马若丁． 虚拟样机技术及其在Ａ Ａ Ｓ Ｄ Ｍ 上的实践【 ． Ｍ］ 西安： 西北工业大学出版社，０２ ２ ０
［］孙 ４ ［］张 ５ 桓 ，陈作模 ． 机械 原理【 ．北京 ：高等教 育出版社， ０ ３ Ｍ］ ２０ ． 策． 机械 动力 学［ ．北京：高 等教育出版社， ０ ０ Ｍ】 ２０ ．
隙视为一个刚性的无质量杆～ 速转动．
间隙杆 ，间隙杆的长度等于问隙量． 忽略运动副元素间的摩擦 ， 假定 曲柄作匀
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第 ２ 卷第 ５ ７ 期
襄樊学院学报
２０ 年第 ５ ０６ 期
２含连杆摇杆运动副 间隙 四杆机构模型的仿真 分析
对图ｌ 所示 四杆机构【 】 ４ ，设所有零件材料为钢材 ，曲柄杆尺寸 ｆ ｍ ） １ ０ ０× ０，连杆尺寸为 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｍ 为 ３ ×１ １ ２ ０ １ × ０，摇杆尺寸为 ２ ０ １ × ０；间隙杆尺寸为 Ｏ２ １ × ０；曲柄杆以匀速转动 ；不考虑摩擦和 ２ ×０ １ ９ ×０ １ ＋× ０ １
图 ３ ∞＝３ ０ ｄ ｓ ６ ０ ／ ，摇杆 角加速度 曲线
图 ４ ∞＝１ ０ ０ ／ ８ ０ ｄ ｓ． ８＝ ． Ｏ２ ｍｍ
图 ５ Ｏ ８ ０ ｄ ｓ． ８ Ｏ２ ｍ Ｃ＝１ ０ ０ ／ ＝ ．ｍ
摇 杆 角速 度 曲线
摇 杆 角加 速度 曲线
图 ６ ∞＝３ ０ｄ ｓ ６ ０ ／ 间隙杆 受力 曲线 图 ７ ∞＝ ８０ ｄ ｓ １ ０ ０ ／ 间隙杆受力曲线 图１ 所示机构在连杆与摇杆连接处的运动副中存在间隙，半径上的间隙量为 ８． 按照连续接触模 型，间
击 ；机构转速越高 ，运动副元素之 间的冲击就越严重 ，发生运动副元素分离的可能性就越大 ， 对机构动力学 性能的影响也越大 ；在 曲柄运动的一个周期 中，运动副元素之间可能产生一次分离或多次分离．
参 考文 献 ：
【】李 １ 军， 邢俊文，覃文 洁． ＤＡ Ａ ＭＳ实例教程 【 ．北京 ： Ｍ］ 北京理 工大学 出版社， ０ ２ ２ ０．
从图２ 中可观察到 ， 至５ 在 ＝３ ０ ｄ ｓ ６ ０ ／ 和 ＝１ ０ ０ Ｓ ８ ０ ｄ／ 时摇杆角速度和角加速度 曲线中， 角速度曲线 的波动很微弱 ，基本处于重合状态 ；当 ＝３ ０ ｄ／ 时 ，转角在［ 。， ０ 的区间内间隙机构角加速度曲 ６０ ｓ ７ ４ 。】 ０ ２ 线的波动比较严蘑 ， ４０ ７０ 的区间内曲线的波动有所减弱； ＝１０ ０ Ｓ ， 在［ 。， 。】 ２ ９ 当 ８ ０ ｄ／ 时 在转角为［ ０ ３０ １ 。， 。１ ９ ８
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王华杰 ．张军 ：含连杆播杆运动 副间 隙四杆机 构动 力学仿真研究
的约束类型 ，必须根据含 间隙铰的力学模型并利用其他约束联合建立等效的约束． 含间隙机构动力学研究的基本 问题之一是建立运动副间隙的力学模型． 根据运动副元素之间相对运动状 态的不 同假设 ，现在主要有三种运动副间隙模型 ： （） １ 间隙杆模型 间隙杆模型也称连续接触模型 ， 就是假设运动副元素之间只存在 “ 接触 ”这一种相对 运 动状态，然后将运动副元素中的间隙视作为一根无质量的 ，长度 等于径 向间隙的刚体细直杆． （ 二状态模型 两状态模型是指将运动副元素 间的相对运动状态分为分离和接触两种状态来进行研究 ２） 的模型． （） ３ 三状态模型 三状态模型是指将运动副元素的相对运动状态分为接触 、 分离和碰撞三种状态来进行
＝
３０ 、５０ 、７０ 、７０ ８。 ６。 １。 ４。附近曲线发生剧烈的变化，其曲线变化量为［ ０Ｎ， ００ ］ 曲柄运动的一个 １ ０ ４ ０Ｎ ． ５ 在 周期中，间隙杆受力存在一处或多处接近零或反 向的位置，此时可以认为含间隙运动副元素之间将发生分离．
３结论
由于一般情况下间隙量很小 ，运动副间隙对摇杆角速度 的影响很小 ，可以忽略不计 ， 但运动副间隙对摇 杆角加速度的影响十分明显 ，尤其是在高速状态下 ，间隙将引起惯性力的急剧变化 ， 并对摇杆产生很强的冲