门机构运动仿真分析技术研究

作者：上海飞机制造有限公司庞微卢鹄来源：航空制造技术

一架飞机有大小十几个舱门，包含登机门、服务门、货舱门、应急门等。舱门结构设计复杂，连杆、铰链数量众多，机构运动过程多阶段，运动关系复杂多变。由于舱门上的机构运动关系复杂，如何将这些舱门安装到位一直是飞机装配的一个难点。为了理清舱门各个机构运动的原理，指导现场工艺人员更好地进行工艺分析，采用CATIA的DMU模块对舱门进行运动机构仿真分析[1]。通过虚拟仿真技术的研究应用，验证舱门机构运动，找出机构中的可调节量，能指导工人现场安装调试，确保安装的顺利进行，缩短研制及安装周期[2]。

民用飞机舱门结构特点分析

民用飞机舱门：指民用飞机上带铰链机构，供人员进出或作为舱段主要维护通道的开口。完整的舱门包含的主要功能有：开关功能、应急开启功能、安全性功能、滑体预位功能、指示功能、辅助功能等。

民用飞机舱门结构一般采用金属材料。由于结构厚度较高，没有内蒙皮，采用连接角片连接横纵梁，采用预变形设计，飞行中正常飞行压差下为30% 压缩量，以保证良好的密封性能。

舱门结构方式主要有2种：外翻式打开方式与抛放式打开方式。外翻式，如ARJ的货舱门、大客的应急门等，重力方向与舱门运动方向一致；抛放式主要为ARJ的应急门、大客的登机门等，舱门提升后与机身平行沿航向前方打开，各位置垂直提升高度有所不同。

舱门的开启过程一般分为3个阶段：首先是对舱门进行解锁；然后对开启手柄进行提升；最后是将门推开的过程。在整个过程中包含的主要机构有：提升机构、导向机构、平移机构、内手柄及齿轮盒、外手柄机构、扭矩杆机构、阵风锁机构、外伸机构、增压预防、内外手柄机构、滑梯启动机构、驱动机构等。

舱门机构的简化

机构由若干个相互联接起来的构件组成。机构中两构件之间直接接触并能作相对运动的可

动联接，称为运动副。机构每个运动模块里面包含若干个运动副。舱门机构运动仿真中涉及到的运动副有：固定副、旋转副、球面副、圆柱副、点线副、滑移副等。其中固定副、旋转副、圆柱副等运动副在舱门机构中形式单一也相对简单。在舱门机构中有些特殊形式的运动副，出现的概率高且相对复杂，以下将对这些特殊形式的运动副进行介绍。

1特殊球面副

球面副是一种很常见的运动副，主要有3个特点：球面副连接2个连杆，有3个旋转自由度；球面副不能添加驱动，不能规定其运动极限[3]；球面副的原点位于球和铰套的公共中心点，球面副没有方向，当创建球面副时，只需制定连杆和球面副的原点。

在舱门的机构中，存在一种特殊的机构，2个连杆没有球、铰套和公共中心点，图1为ARJ21货舱门中的一处机构所示，构件1的轴直径小于构件2的孔直径，该轴能在孔中随意转动。研究发现这种结构的运动原理和球面副是相同的：两个构件间有3个独立的相对运动；具有3个旋转自由度；构件1在构件2的孔隙内做任意角度的旋转。因此，针对舱门机构中这种外形上完全不符合球面副的这类特殊机构，也定义为球面副。由于两个构件没有公共中心点，在具体定义球面副的过程中需要添加辅助点，假设辅助点就是公共中心点。

2高副

在平面运动副中，两构件之间的直接接触有3种情况：点接触、线接触和面接触。按照接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。

两构件通过面接触构成的运动副称为低副。根据两构件间的相对运动形式，低副又分为移动副和转动副；两构件通过点或线接触构成的运动副称为高副。如凸轮与尖顶推杆构成高副，如两齿轮轮齿啮合处也构成高副[4]。

在CATIA的DMU模块中，有点线副、滑动曲线副、滚动曲线副、点面副4种高副。舱门机构中包含较多的高副，以点线副居多，其中还包含部分滑动曲线副。这类机构结构形式类似，在实际添加过程中容易混淆，不正当的使用会引起后续错误。针对舱门机构中经常用到的2种高副将做详细介绍。

2.1点曲线副

点曲线副特点有：点线副约束第1个构件的一点在第2个构件上的某个方向上；点线副约束2个构件之间的2个平动自由度；定义的2个构件之间有3个旋转自由度和一个移动自由度；可以添加长度驱动；2个构件在运动过程中有公共点接触。

在ARJ21应急门的上位锁及大客登机门的阵风锁等多处出现点线副。如图2所示，构件1在构件2的某个平面上运动，在构件1的末端有一个突起的锥点，由于构件2的旋转轴和构件1垂直，在实际的运动过程中构件1的锥点始终都在构件2的某条直线上运动，即点线接触，将该类机构定义为点线副。

2.2滑动曲线副

滑动曲线副约束一个构件上的一条线与另外一个构件上一条线始终接触，曲线必须是平面曲线，且2个曲线必须在同一个平面内；滑动曲线副约束了2个平动自由度和2个旋转自由度。

在大客阵风锁上出现滑动曲线副，如图3所示。构件2的插销在构件1的凹槽内滑动。在运动过程中，构件2的插销的整个圆柱面和构件1的凹槽面都有接触，且构件1和构件2始终有公共平面。在运动的任何状态下，选取其中一个公共平面与构件1和构件2求交线，得到2条相交的曲线——辅助曲线1和辅助曲线2。由于插销没有绕自身轴的转动，故符合滑动曲线副的定义条件，将此类机构定义为滑动曲线副。

复杂组合机构分析

机构每个运动模块中，各个运动副之间都是相互关联的，舱门机构中存在一些复杂机构组合体，在此选取2组进行介绍。

1可调拉杆与虎克铰组合机构

虎克铰也称为万向铰，在CATIA的DMU模块中又称U 型接头，允许2个构件有2个相对转动的自由度，它相当与轴线相交的2个转动副。虎克铰常用来传递2根相交轴之间的运动，它实质上是一个球面铰链4杆机构。当主动轴（相当于球面铰链四杆机构中的主动曲柄）以等速度ω1转动时，其输出轴（相当于球面铰链四杆机构中的从动曲柄）则以变角速度ω2连续转动。ω2的大小在ω2min=ω1cosα与ω2max=ω1cosα之间变动（式中α为输入轴与输出轴之间的夹角）。这种机构的优点在于当两轴之间的夹角略有变化时，传递并不中断，仅仅对两轴之间的瞬时传动比有影响。

在舱门机构中应用极为普遍，且总是和球面副成对出现，在登机门、应急门的解锁，舱门提升和舱门开启的过程中作为主要运动机构，如图4所示，该机构对应舱门开关功能里的提升机构。U型接头机构的特点是，可调拉杆两端的孔径远大于与之相连的轴径。构件2为可调拉杆，在实际安装过程中长度可调节。构件1与构件2之间为带夹角的转动，构件

2与构件3也为带夹角的转动，但构件1和构件3的转动轴都是固定的，构件2起到了传递转动的作用。此时将构件1和构件2定义为虎克铰（U型接头），构件2和构件3定义为球面副，即能保证机构系统正常运动且无多余自由度。机构原理简图如图4（b）所示，图中的数字对应图4（a）中的构件序号。

2带虎克铰的连杆机构

在登机门、应急门的舱门开启过程中有一类空间四连杆机构较为复杂（见图5）。该机构对应舱门开关功能里的平移机构。在舱门打开过程中如图5（a）所示，三条辅助线的距离是保持不变的，再加上两个平行杆支座在空间上的位置是相对固定的，所以这4个无形之中存在的杆类似平行四连杆机构的4条杆。

连杆1与连杆3的孔径远大于与之相连的轴径，构件1与构件3相对与左右两边的支座都在作带夹角的旋转，保证舱门沿外形曲线提升后与机身平行沿航向前方打开。参照可调拉杆与虎克铰组合机构里面提到的组合机构，在此将连杆1和连杆3与左右两边的支座都分别定义为虎克铰和球面副。故该组合机构为带虎克铰的平行四连杆机构。机构原理简图如5（b）所示。

实例解析

参照以上提到的方法选用ARJ21后，以应急门为例进行完整的机构运动仿真。ARJ21应急门的开启分为解锁、提升和推开3个过程，对应CATIA软件DMU模块中的3个机制，分别对3个机制进行运动机构分解，如图5所示，转换约束为运动副，添加驱动，运行仿真，最终得到整个舱门开启过程中的每个运动状态。

1解锁机制仿真

解锁机制包含的机构主要有：内手柄机构、可调拉杆与虎克铰组合机构、插销机构等，机构详情如图6所示。

其中，在内手柄机构中有一套虎克铰和可调拉杆的组合机构以实现手柄的转动同时带动可调拉杆机构运动，带动插销机构水平移动将插销打开，从而实现解锁的过程。同可调拉杆机构相同，包含的运动副有：U型副、球面副、旋转副。插销机构里面主要有固定副、旋转副、棱形副（移动副）。

2提升机制仿真

提升机制包含的机构主要有：导向机构、提升机构、平移机构、主铰链机构等。如图6所示，其中平移机构在此作为辅助运动，只作稍微的提升运动，并没有空间转动，主铰链机构此时也作为辅助运动实现轴线的轻微转动。

内手柄机构在平移机构及主铰链机构的辅助运动下，对整个舱门进行提升，舱门在导向机构限定的轨迹下实现整体上升。在导向机构中包含高副的点线副。提升机构中包含平行四连杆机构、旋转副、圆柱副等。平移机构包含固定副、球面副、虎克铰（U型副）等。

3推开机制仿真

推开机制包含的机构主要为平移机构，如图6所示。平移机构在此时不同于提升机制的作用，不仅只作上下方向辅助的运动，要实现舱门沿外形曲线提升与机身平行沿航向前方打开的作用。主铰链机构此时也作为主要的运动机构，实现舱门的轴向转动的运动。

推动内手柄机构，实现主铰链机构的轴线转动，在平移机构限定的轨迹下舱门实现完整开启。包含的运动副有：固定副、旋转副、圆柱副、虎克铰（U型副）。

结束语

通过对舱门的机构运动进行仿真技术研究，指导相关工艺人员对ARJ21应急门进行机构运动仿真分析；设计部门提出对舱门的结构件发生更改时，通过仿真查看舱门的整个运动过程中是否存在干涉；在ARJ21货舱门开展相关仿真应用，使工艺人员熟悉掌握货舱门的机构运动原理，从而更好地指导现场工人调试安装；在大客各种舱门签图前进行机构运动仿真，帮助工艺人员理清舱门机构运动原理，检验产品设计是否合理，指导工艺人员进行产品的各种舱门的审图工作。

鉴于以上实用价值，民用飞机舱门机构运动仿真研究对制造部门具有重要意义。通过对这种方法的研究，并将其在制造部门推广让更多工艺人员学习运用，能减少飞机舱门安装过程中遇到的问题。目前民用飞机舱门机构运动仿真研究还处于初期阶段，后续将采用专业性更强的机构运动仿真软件ADMAS研究，考虑舱门自身的重力及其他载荷的影响，对它进行更深入的研究，能更好地解决实际问题[5]。

参考文献

[1]尤春风.CATIA V5高级应用.北京：清华大学出版社，2006.

[2]航空制造工程手册，飞机装配.北京：航空工业出版社，2010.

[3]李增刚.ADMAS入门详解与实例.北京：国防工业出版社，2008.

[4]张志贤，刘检华，宁汝新.虚拟装配环境下运动副自动识别方法.计算机集成制造系统，2011（01）：62-68.

[5]李宏.虚拟装配技术的研究现状与发展趋势.现代制造工程，2004（12）：114-116.(end)

机构运动仿真基本知识

机构仿真是PROE的功能模块之一。PROE能做的仿真内容还算比较好，不过用好的兄弟不多。当然真正专做仿真分析的兄弟，估计都用Ansys去了。但是，Ansys研究起来可比PROE麻烦多了。所以，学会PROE的仿真，在很多时候还是有用的。我再发一份学习笔记，并整理一下，当个基础教程吧。希望能对学习仿真的兄弟有所帮助。术语创建机构前，应熟悉下列术语在PROE中的定义：主体(Body) - 一个元件或彼此无相对运动的一组元件，主体内DOF=0。连接(Connections) - 定义并约束相对运动的主体之间的关系。自由度(Degrees of Freedom) - 允许的机械系统运动。连接的作用是约束主体之间的相对运动，减少系统可能的总自由度。拖动(Dragging) - 在屏幕上用鼠标拾取并移动机构。动态(Dynamics) - 研究机构在受力后的运动。执行电动机(Force Motor) - 作用于旋转轴或平移轴上(引起运动)的力。齿轮副连接(Gear Pair Connection) - 应用到两连接轴的速度约束。基础(Ground) - 不移动的主体。其它主体相对于基础运动。机构(Joints) - 特定的连接类型（例如销钉机构、滑块机构和球机构）。运动(Kinematics) - 研究机构的运动，而不考虑移动机构所需的力。环连接(Loop Connection) - 添加到运动环中的最后一个连接。运动(Motion) - 主体受电动机或负荷作用时的移动方式。放置约束(Placement Constraint) - 组件中放置元件并限制该元件在组件中运动的图元。回放(Playback) - 记录并重放分析运行的结果。伺服电动机(Servo Motor) - 定义一个主体相对于另一个主体运动的方式。可在机构或几何图元上放置电动机，并可指定主体间的位置、速度或加速度运动。LCS - 与主体相关的局部坐标系。LCS 是与主体中定义的第一个零件相关的缺省坐标系。 UCS - 用户坐标系。 WCS - 全局坐标系。组件的全局坐标系，它包括用于组件及该组件内所有主体的全局坐标系。运动分析的定义在满足伺服电动机轮廓和机构连接、凸轮从动机构、槽从动机构或齿轮副连接的要求的情况下，模拟机构的运动。运动分析不考虑受力，它模拟除质量和力之外的运动的所有方面。因此，运动分析不能使用执行电动机，也不必为机构指定质量属性。运动分析忽略模型中的所有动态图元，如弹簧、阻尼器、重力、力/力矩以及执行电动机等，所有动态图元都不影响运动分析结果。

基于Solid Edge的高级机构运动仿真

基于Solid Edge的高级机构运动仿真在机构设计中，分析输入/输出构件运动的相关性是比较困难和繁琐的，但若能方便地得到输入/输出构件及相关中间构件的运动曲线，解决这类问题就会容易许多。 Solid Edge 具有功能强大的三维造型模块和装配模块，而Dynamic Designer/Motion for Solid Edge实现了Dynamic Desinger和Solid Edge的无缝集成，用户不必离开自己所熟悉的Solid Edge界面，就可以对所设计的装配体进行运动仿真。 Dynamic Designer产品由Simply Motion、Motion和Professional组成，用户可以根据设计的复杂程度进行选择，也可以根据实际应用的情况逐步升级到更高一级的产品。在机构设计中，熟练使用以上模块，完成零件的三维实体造型，模拟整个机构的装配，分析装配干涉情况，进而实现运动模拟、运动干涉分析和动力分析，即可实现机构的精确设计，优化机器的性能和可靠性，从而减少从设计到产品的开发周期。本文以单、双万向联轴结机构为例，简述了运用以上模块进行机构的装配、运动模拟及运动分析、动力分析的过程。一、单万向联轴结机构的运动分析图1是应用Solid Edge的Part模块制作的十字结、叉轴和支架。在支架的制作中要注意精确定位左右轴孔的位置及角度，以便准确安装。图1 十字结、叉轴和支架的实体造型图2为装配后的单万向联轴结，装配中左右叉轴与支架、十字结的定位关系均为轴对齐、面对齐。

图2 装配后的单万向联轴结如果让右侧叉轴作为输入轴并以60r/min匀速旋转，左侧叉轴作为输出轴，由于其输出转速是变速的，在Solid Edge集成的Simply Motion模块中无法对该输出轴进行速度和加速度分析。应用Dynamic Designer/Motion for Solid Edge，在Edge Bar中选中左侧叉轴，单击鼠标右键，选“绘制曲线”→“角速度”→“幅值”，如图3所示；重复上述操作，在Edge Bar中选中左侧叉轴，单击鼠标右键，选“绘制曲线”→“角加速度”→“幅值”，图4为将会出现在操作区中的输出叉轴的角速度和角加速度曲线。图3 绘制输出曲线的操作

轿车后背门铰链机构的运动分析及修改设计

天津汽车摘要通过ＡＤＡＭＳ建模对某轿车后背门开启机构做运动分析，来解决后背门初开启阶段的干涉问题和完全开启时的漏雨问题。通过ＡＤＡＭＳ的优化分析和运动分析，给出了解决问题的建议：调整相关点位置可以改善后背门与侧围的干涉现象，而且最佳的办法是将铰链机构整体前移；调整相关点位置或修改限位块尺寸可以改善后备门开启角度过大及行李箱漏雨的问题。ＣＡＥ在汽车工程中的效率和价值都得到了具体体现。关键词后背门铰链结构运动分析ＤＯＥＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆＰａｓｓｅｎｇｅｒＣａｒＢａｃｋＤｏｏｒＨｉｎｇｅＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｏｐｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃａｒｂａｃｋｄｏｏｒｉｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｂｕｉｌｄｉｎｇａｍｏｄｅｌｗｉｔｈＡＤＡＭＳ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｂａｃｋｄｏｏｒａｎｄｓｉｄｅｐａｎｅｌｗｈｅｎｂａｃｋｄｏｏｒｉｓｏｐｅｎｉｎｇａｔｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇａｎｄｒｅｓｏｌｖｉｎｇｌｅａｋｒａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｗｈｅｎｂａｃｋｄｏｏｒｉｓｉｎｆｕｌｌ－ｓｉｚｅｏｐｅｎｉｎｇ．ＳｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓａｒｅｏｆｆｅｒｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｖｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｂｏｔｈｆｉｎｉｓｈｅｄｗｉｔｈＡＤＡＭＳ．Ａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｉｎｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｂａｃｋｄｏｏｒａｎｄｓｉｄｅｐａｎｅｌ，ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅｔｈｅｂｅｓｔｗａｙｏｆａｄｊｕｓｔｉｎｇｉｓｔｏｍｏｖｅｔｈｅｗｈｏｌｅｈｉｎｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒｗａｒｄC ａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｉｎｔａｎｄｒｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇｌｉｍｉｔｉｎｇｂｌｏｃｋｃａｎａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｐｅｎｉｎｇａｎｇｌｅｏｆｂａｃｋｄｏｏｒａｎｄｒｅｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｌｅａｋｒａｉｎ．ＴｈｅｖａｌｕｅａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＣＡＥｉｎａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｓｃｌｅａｒｌｙｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＨｉｎｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｂａｃｋｄｏｏｒＯｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｖｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓＤＯＥ张德超杨亚娟刘红领陈伟柳杨（奇瑞汽车有限公司乘用车工程研究院ＣＡＥ部）车门是车身上重要部件之一，按其开启方式分为顺开式、逆开式、水平移动式、上掀式和折叠式等几种。轿车后背门主要有２种设计方案：第１种方案是典型两厢车的后备门，将后窗玻璃与后背门做成一个整体，也称掀背门，这种设计方案在三厢车及轻型货车等车型中也有广泛应用；另一种方案是将后窗玻璃与后背门做成分离的，其中后窗玻璃与车身是一个整体，２种方案的选择主要根据车身造型及布置来决定。某轿车的后背门总成如图１所示。开启机构是由１个四连杆和１个气弹簧构成，如图２，左右两侧对称布置。在试制车间装车时，发现有２个问题，第１个问题是后背门在初始开启阶段会与侧围发生干涉，会损坏车身油漆；第２个问题是后背门完全打开的时候，会有雨水漏入行李厢。解决这２个问题最直接的办法是修改侧围的模具，但是修改量很大，成本很高，下面通过平面四连杆机构的运动分析，来解决这２个问题。图１后背门总成图２后背门开启机构轿车后背门铰链机构的运动分析及修改设计 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!" !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!" 汽车技术

平面机构的运动分析答案

1．速度瞬心是两刚体上瞬时速度相等的重合点。 2．若瞬心的绝对速度为零，则该瞬心称为绝对瞬心；若瞬心的绝对速度不为零，则该瞬心称为相对瞬心。 3．当两个构件组成移动副时，其瞬心位于垂直于导路方向的无穷远处。当两构件组成高副时，两个高副元素作纯滚动，则其瞬心就在接触点处；若两个高副元素间有相对滑动时，则其瞬心在过接触点两高副元素的公法线上。 4．当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用三心定理来求。 5．3个彼此作平面平行运动的构件间共有 3 个速度瞬心，这几个瞬心必定位于一条直线上。 6．机构瞬心的数目K与机构的构件数N的关系是K＝N(N－1)/2 。 7．铰链四杆机构共有 6 个速度瞬心，其中 3 个是绝对瞬心。 8．速度比例尺μ ν 表示图上每单位长度所代表的速度大小，单位为： (m/s)/mm 。加速度比例尺μa表示图上每单位长度所代表的加速度大小，单位为 (m/s2)/mm。 9．速度影像的相似原理只能应用于构件，而不能应用于整个机构。 10．在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的相对运动为平动，牵连运动为转动时（以上两空格填转动或平动），两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为2×相对速度×牵连角速度；方向为相对速度沿牵连角速度的方向转过90°之后的方向。二、试求出图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号 ij P直接标注在图上)。 P 24）

12 三、在图a 所示的四杆机构中， l AB =60mm,l CD =90mm ，l AD =l BC =120mm ，ω2=10rad/s ，试用瞬心法求： 1）当φ＝165°时，点C 的速度v C ； 2）当φ＝165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及速度的大小； 3）当v C ＝0时，φ角之值（有两个解）；解：1）以选定的比例尺μl 作机构运动简图（图b ）。 2）求v C ，定出瞬心P 13的位置（图b ） a ) （P 13） P P 23→∞

(新)机构运动简图测绘与分析实验

实验一机构运动简图测绘与分析实验一、实验目的 1．根据机构模型，掌握正确绘制平面机构运动简图的方法和技能。 2．验证和巩固机构自由度的计算，进一步理解机构自由度的概念。 3．应用机构自由度的计算方法，分析平面机构运动的确定性。 4．掌握平面机构的组成原理，能够对平面机构进行结构分析。二、实验设备 1、机构模型（铆钉机构B1、简易冲床B 2、装订机机构B 3、鄂式破碎机B 4、步进输送机B 5、假肢膝关节机构B 6、机械手腕部机构B 7、抛光机B 8、牛头刨床B 9、制动机构B10等）； 2．所用工具：钢板尺、游标卡尺、三角板、铅笔、圆规、橡皮、纸（除钢板尺和游标卡尺外，其余学生自备）。三、实验内容 1. 选择5种机构模型进行测量，绘制机构运动简图； 2. 计算机构自由度，并注明其活动构件数、低副数、高副数，然后代入公式进行计算。 3．对所选择的机构进行结构分析，确定机构的级别。四、实验原理、方法和手段在对现有机械设备进行分析或设计新的机械设备时，都需要运用其机构运动简图。而机构各部分的运动是由其原动件的运动规律、该机构中各运动副的数目、类型，运动副相对位置和构件的数目来确定的，而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及运动副的具体构造等无关。所以，只要根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，就可以用运动副的代表符号和简单的线条把机构的运动简图画出来。

常用符号见下表： 1、机构运动简图的概念抛开构件的复杂外形和运动副的具体结构，利用简单的线条和规定的符号来代表每一个构件和运动副，并按一定的比例将机构的运动特征表达出来的简单图形称为机构运动简图。机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性，因而可以根据该图对机构进行运动分析和动力分析。 2、测绘方法（1）分析运动情况。绘制机构运动简图时，首先要把该机器或模型的实际构造和运动情况搞清楚。为此，先应确定出原动件和从动件，再使被测机器或模型缓慢运动，然后按照运动的传递路线，把原动件和从动件之间的各构件的运动情况观察清楚，尤其应注意有微小

关于两种常用公交车车门的力学分析

关于两种常用公交车车门的力学分析车门是各种车的重要组成部分，同时也是车的各个部件中鱼人联系紧密的重要部分。在实现车的用途的过程中，车门的作用往往不可忽视。事实上，要实现门的作用功能，需正确选择合适的车门开闭结构，因而了解车门的开闭结构至关重要。在此，我们介绍两种常用车门的开闭结构。 1，曲柄滑块开门机构曲柄滑块车门开闭机构如图所示（门分左右两扇，下图为一边门的结构简图），杆件1为主动杆件，1向左运动的过程中，使2杆转动一定的角度拉动3杆的移动，其中3杆是门的一部分的简化，3杆转动即门转动，滑块4只能在门上方的滑槽内滑动，整个系统组成一个稳定的曲柄滑块机构，从而实现门稳定安全的启动。已知：2杆长为L，3杆与4杆间夹角α，1杆以w逆时针转动。当2和3杆间夹角θ时，求4的速度V2。运算过程如下图：（鼠标绘图无力。。。。）

这种属于内摆式车门，占地空间小，使乘客上下车没有逆向乘客出现，不会产生拥挤碰撞现象。 2，双曲柄车门开闭机构此类车门启闭机构利用了反平行四边形双曲柄中两曲柄反向运动的特点。运动简图如图所示，杆AB与左边门固结，CD与右边门固结，主动曲柄AB转动时，通过连杆BC 带动从动曲柄CD朝着相反方向转动，门随即打开，并且此机构可以保证两扇门同时开启关闭。

模型图：试说明车门同时开闭的条件。（绘图无力，自行想象。。。）使车门同时打开，则AB杆与CD杆有同样的角速度 B点与C点速度一致。作BC杆的速度瞬心P，为AB杆与CD杆的延长线交点。使B点与C点速度一致，则必须PB=PC。三角形PBC为等腰三角形。所以，车门能同时开闭的条件是：当车门关闭时，角ABC与角DCB的和为180度，且AB=DC。

常用的机构观察与运动分析

常用的机构观察与运动分析一、实验目的 1、掌握平面运动副的分类及其表示方法； 2、结合实例加深理解平面连杆机构的基本类型、判别及其演化； 3、熟悉凸轮机构的分类、间歇机构的工作原理、螺旋机构的结构特点； 4、熟悉齿轮传动机构的类型及其特点。二、实验设备及工具 1、机械原理陈列柜； 2、各种机构实物模型。三、实验内容 1、平面运动副类型及其常用符号（1）转动副，如图1所示。（a）全为活动构件时（b）构件1为机架时图1 转动副（2）移动副，如图2所示。（a）全为活动构件时（b）构件1为机架时图2 移动副（3）高副，如图3所示。（a）全为活动构件时（b）构件1为机架时图3 高副 2、平面连杆机构的基本类型 1）全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如图4所示。铰链四杆机构分

为三种基本型式：曲柄摇杆机构（如图4a 、b ）、双曲柄机构（如图4c ）和双摇杆机构（如图4d ）。 c d 图4 变更机架后机构的演化 2）将4个构件以转动副和移动副连接成的平面四杆机构为移副四杆机构。单移副四杆机构有以下四种类型：滑快机构、导杆机构、摇块机构和定块机构（如图5所示）。 3、凸轮机构的组成及应用凸轮机构应用广泛，类型很多，通常按如下方法分类： 1) 按凸轮的形状分为：（1）盘形凸轮；（2）移动凸轮；（3）圆柱凸轮。图5 曲柄滑块机构向导杆机构的演化 a ）曲柄滑块机构 b ）导杆机构 c ）摇块机构 d ）定块机构 a b

图6 内燃机气门机构图图7移动凸轮图8 自动车床进刀机构中的凸轮 2）按从动件末端形状分为：（1）尖顶从动件如图9a、d所示；（2）滚子从动件如图9b、e所示；（3）平底从动件如图9c、f 所示。 a b c d e f 图9 从动件末端形状 4、间歇机构的工作原理常见的间歇运动机构有：棘轮机构、槽轮机构等。 1）棘轮机构主要由棘轮、棘爪和机架组成（如图10所示）。图10 棘轮机构图11 槽轮机构 2）槽轮机构主要由带圆销的主动拨盘，带径向槽的从动槽轮和机架组成（如图11所示）。 5、螺旋机构螺旋机构由螺杆、螺母和机架组成（如图12所示）。图12 螺旋机构 6、齿轮机构

常用机构的运动仿真(20个例程)

常用机构的运动仿真一名资深机构设计师的话：机构设计是机械设计中的灵魂，一种独特、新颖的机构设计体现了设计者的智慧与创新的精神。谁掌握、了解的机构越多，在研发设计新产品时就越主动，越有办法。但是，熟练的掌握各种机构的设计并非易事，并非一日之功。它又是一种“隐性知识”，不是刚刚毕业就可以掌握的知识。需要日积月累，不断从实践、生活中学习，结合理论不断的总结，才能逐步地掌握。但对于那些刚刚从事机械设计的人，才走上机械设计岗位的人，是否有一条稍微快捷的办法呢？我想尝试下面所述的方法：利用三维软件的运动仿真技术，把在实践中用到的、见到的以及在书本上学到的，常用的机构，绘制成三维模型仿真运动，让那些枯燥的平面图形变成实物一样的机构模型，并让他“动”起来，像看动画片一样。轻松地、在较短的时间里了解各种机构的运动原理，并大大地加深印象和记忆，用这样的办法来“缩短”掌握机构的时间。在老师的帮助下，首先完成了下面几个常用机构的仿真运动并作了简单的说明，方法是否可行？等候读者的消息。

20个常用机构的运动仿真案例 1、风扇摇头机构图1是风扇摇头机构的原理模型。该机构把电机的转动转变成扇叶的摆动。红色的曲柄与蜗轮固接，蓝色杆为机架，绿色的连架杆与蜗杆（电机轴）固接。电机带扇叶转动，蜗杆驱动蜗轮旋转，蜗轮带动曲柄作平面运动，而完成风扇的摇头（摆动）运动。机构中使用了蜗轮蜗杆传动，目的是降低扇叶的摆动速度、模拟自然风。图 1 风扇摇头机构 2、用摆动扇形齿轮实现间接送料机构图2 是一个曲柄摇杆机构。绿色的可调曲柄可作整周旋转。并驱动扇形齿轮（摇杆）摆动，扇形齿轮又使蓝色小齿轮正反转动，若小齿轮与电磁离合器或超越离合器结合可完成间歇转动，可完成间断送料。图 2 摆动扇形齿轮机构

公交车门运动机构原理分析及模型制作

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公交车门运动机构原理分析及模型制作材料科学与工程学院2011级卓越一班第2小组组员：朱富慧、王文霞、徐潇、赵洪阳目录一、车门机构数据采集本组主要了解了k52路公交的车门构造，通过拍摄细节照片和录制视频收集数据，并分析其运动原理和利用solidworks软件制作其模型（该过程在保证机构正常运动前提下，仅做了少部分简化和优化，最大程度保持拟实性与美观性）。收集到的资料（视频资料参见附件）如下：

二、机构运动原理分析车门运动机构简图该运动机构包括5个构件，1、5为机架，2、3为杆件，4为滑块。 4个低副：3个转动副O 1、O 2 、O 3 和一个移动副。自由度F=3n-2P L -P H =3×3-2×4-0=1,自由度为1，有确定的运动。三、装配分析该机构中，1、5为机架，连接在车体上；杆件2：柱子、柱子扣、连杆组成的整体；杆件3：车门； O 1 ：机构与动力系统连接形成的转动副； O 2 ：连杆与门连接形成的转动副； O 3 ：门与滑块4连接形成的转动副。四、运动过程分析开门时，动力系统通过转动副O 1使杆件2顺时针转动，杆件2通过转动副O 2 及杆件3 （门）带动滑块向两侧滑动同时在O 3 作用下使之逆时针旋转。关门与开门工程相反。五、装配效果图（另可参见附件2）六、装配效果动画展示参见附件3.

七、部分零件模型（另可参见附件2）八、成果与收获在本次公交车门运动机构原理分析及模型制作的协作中，我们实地收集资料、分析原理、制作模型，并成功利用模型模拟了车门机构的运动。从中我们也遇到许多配合和尺寸方面的问题，提升了综合分析问题的能力，对机构运动原理也有了更为深刻的认识。

第二章平面机构的运动分析

1、试求出下列机构中的所有速度瞬心。 (a) (b) (c) (d) 2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s-1，R=50mm，l A0=20mm，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v。题2图凸轮机构题3图组合机构 3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1

固接，其轴心为B，轮4分别与轮1′和轮5相切，轮5活套于轴D上。各相切轮之间作纯滚动。试用速度瞬心法确定曲柄1与轮5的角速比ω1/ω5。 4、在图示的颚式破碎机中，已知：x D=260mm，y D=480mm，x G=400mm，y G=200mm，l AB=l CE=100mm，l BC=l BE=500mm，l CD=300mm，l EF=400mm，l GF=685mm，?1=45°,ω1=30rad/s逆时针。求ω 5、ε5。题4图破碎机题5图曲柄摇块机构 5、图示的曲柄摇块机构， l AB=30mm，l AC=100mm，l BD=50mm，l DE=40mm，?1=45°，等角速度ω1=10rad/s，求点E、D的速度和加速度，构件3的角速度和角加速度。 6、图示正弦机构，曲柄1长度l1=，角速度ω1=20rad/s（常数），试分别用图解法和解析法确定该机构在?1=45°时导杆3的速度v3与加速度a3。题6图正弦机构题7图六杆机构 7、在图示机构中，已知l AE=70mm，l AB=40mm，l EF=70mm，l DE=35mm，l CD=75mm，l BC=50mm，?1=60°，构件1以等角速度ω1=10rad/s逆时针方向转动，试求点C的速度和加速度。

门机构运动仿真分析技术研究

门机构运动仿真分析技术研究作者：上海飞机制造有限公司庞微卢鹄来源：航空制造技术一架飞机有大小十几个舱门，包含登机门、服务门、货舱门、应急门等。舱门结构设计复杂，连杆、铰链数量众多，机构运动过程多阶段，运动关系复杂多变。由于舱门上的机构运动关系复杂，如何将这些舱门安装到位一直是飞机装配的一个难点。为了理清舱门各个机构运动的原理，指导现场工艺人员更好地进行工艺分析，采用CATIA的DMU模块对舱门进行运动机构仿真分析[1]。通过虚拟仿真技术的研究应用，验证舱门机构运动，找出机构中的可调节量，能指导工人现场安装调试，确保安装的顺利进行，缩短研制及安装周期[2]。民用飞机舱门结构特点分析民用飞机舱门：指民用飞机上带铰链机构，供人员进出或作为舱段主要维护通道的开口。完整的舱门包含的主要功能有：开关功能、应急开启功能、安全性功能、滑体预位功能、指示功能、辅助功能等。民用飞机舱门结构一般采用金属材料。由于结构厚度较高，没有内蒙皮，采用连接角片连接横纵梁，采用预变形设计，飞行中正常飞行压差下为30% 压缩量，以保证良好的密封性能。舱门结构方式主要有2种：外翻式打开方式与抛放式打开方式。外翻式，如ARJ的货舱门、大客的应急门等，重力方向与舱门运动方向一致；抛放式主要为ARJ的应急门、大客的登机门等，舱门提升后与机身平行沿航向前方打开，各位置垂直提升高度有所不同。舱门的开启过程一般分为3个阶段：首先是对舱门进行解锁；然后对开启手柄进行提升；最后是将门推开的过程。在整个过程中包含的主要机构有：提升机构、导向机构、平移机构、内手柄及齿轮盒、外手柄机构、扭矩杆机构、阵风锁机构、外伸机构、增压预防、内外手柄机构、滑梯启动机构、驱动机构等。舱门机构的简化机构由若干个相互联接起来的构件组成。机构中两构件之间直接接触并能作相对运动的可

CATIA_DMU运动分析

1 产品介绍 DMU机构运动分析（Kin ）是专门做DMU装配运动仿真的模块。针对大型产品如整车、飞机、轮船等的机构运动状态进行评价。 2 图标功能介绍(基本概念、基本界面介绍) 2.1DMU运动仿真（DMU Simulation）工具条命令驱动仿真（Simulating with Commands）规则驱动仿真（Simulating With Laws）机构修饰（Mechanism Dressup）创建固定副（Fixed Part）装配约束转换（Assembly Constraints Conver）测量速度和加速度（Speeds and Accelerations）机构分析（Mechanism Analysis） 2.2DMU运动副创建工具条（Kinematics Joints）创建转动副（ Creating Revolute Joints) 创建滑动副（Creating Prismatic Joints）创建同轴副（Creating Cylindrical Joints）创建球铰连接（Creating Spherical Joints） 1 第五章CATIA V5 DMU 机构运动分析

2 第五章 CATIA V5 DMU 机构运动分析创建平动副（Creating Planar Joints ）创建刚性副（Rigid Joints ）点-线副（Point Curve Joints ）曲线滑动副（Slide Curve Joints ）点-面副（Point Surface Joints ）万向节（Universal Joints ） CV 连接（CV Joints ）创建齿轮副（Gear Joints ）滑动-转动复合运动副（Rack Joints ）滑动-滑动复合运动副（Cable Joints ）用坐标系法建立运动副（Creating Joints Using Axis Systems ） 2.3 DMU Generic Animation 创建运动仿真记录（Simulation ）生成重放文件（Generate Replay ）重放（Replay ）仿真播放器（Simulation Player ）编辑序列（Edit Sequence ）

公交车门运动机构原理分析及模型制作

公交车门运动机构原理分析及模型制作文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

二、机构运动原理分析车门运动机构简图该运动机构包括5个构件， 1、5为机架，2、3为杆件，4为滑块。 4个低副：3个转动副O 1、O 2 、O 3 和一个移动副。自由度F=3n-2P L -P H =3×3-2×4-0=1,自由度为1，有确定的运动。三、装配分析该机构中，1、5为机架，连接在车体上；杆件2：柱子、柱子扣、连杆组成的整体；杆件3：车门； O 1 ：机构与动力系统连接形成的转动副； O 2 ：连杆与门连接形成的转动副； O 3 ：门与滑块4连接形成的转动副。四、运动过程分析开门时，动力系统通过转动副O 1使杆件2顺时针转动，杆件2通过转动副O 2 及杆件3 （门）带动滑块向两侧滑动同时在O 3 作用下使之逆时针旋转。关门与开门工程相反。五、装配效果图（另可参见附件2）六、装配效果动画展示参见附件3.

基于Matlab的机构运动仿真方法及其比较

基于Matlab的机构运动仿真方法及其比较发表时间：2015-12-18T16:19:30.760Z 来源：《基层建设》2015年16期供稿作者：严家炜 [导读] 广东伊之密精密机械股份有限公司运动学仿真对于机构设计研究有着非常重要的地位，它能够去除大量的复杂繁琐和重复的计算工作，对运动过程进行直观的表达。严家炜广东伊之密精密机械股份有限公司 528306 摘要：机构运动仿真在机构学研究中占有着非常重要的地位，本文依照仿真活动生命周期，总结概括了三种机构运动仿真方法，并进行对比研究深入分析。基于MatLab平台，以曲柄摆杆机构为例探究这三种方法的实现途径。关键词：Matlab；机构运动仿真；对比前言运动学仿真对于机构设计研究有着非常重要的地位，它能够去除大量的复杂繁琐和重复的计算工作，对运动过程进行直观的表达。在机构运动仿真中，明确不同仿真方法及其特点，把握仿真方法的发展趋势，从而充分选择和利用不同仿真平台的功能，对于节约仿真费用，提高研究效率等方面有积极作用。 1.Matlab概述 Matlab是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 2.机构运动仿真机构仿真周期主要由建立模型，求解模型，展现结果，观察结果和调整模型等五部分构成，如图1所示。建立模型即列出相关构件或关键点的运动方程，通过求解模型解算出相关点的位姿数据，基于这些数据建立直观的人机界面，将运动过程动态展现给用户。通常仿真与优化配合使用，由于人机界面的直观性，通过观察常常可以获得优化方面的新信息，利用优化后的新参数调整仿真模型，开始一个新的仿真活动周期，直到获得满意结果为止。根据对机构仿真中各阶段的侧重不同，可以将机构运动仿真方法基本归为三个大的类别。第一类的核心是，对仿真模型进行数值求解，称之为基于模型解算的仿真方法。第二类以提供建模支持手段为核心，利用一些辅助工具来提高建模效率，称之为基于辅助建模的仿真方法。第三类方法中引进了虚拟现实技术，称之为基于虚拟现实的仿真方法。以下以图1所示的曲柄摆杆机构为例，说明三种仿真方法的实现过程。该机构的相关参数分别为l1=370，l2=1049.6，l3=524.7，（xd，yd）=（1080.3，-270）。其中AB为曲柄，是原动件，以ω作匀速圆周运动，DC为摆杆。图1：一个曲柄摆杆机构 3.运动仿真方法 3.1基于模型解算的运动仿真基于模型解算的运动仿真方法属于传统的仿真方法，它以求解模型为核心，重点研究模型的求解方法，以及如何提高求解的效率。也就是说，仿真效率的提高主要体现为模型求解效率的提高。在MatLab中，具体表现为提供了大量的功能强大的函数，供求解模型时调用。这种传统的机构仿真方法的另一个特点是，对仿真结果即运动轨迹的展现，除非用户满意字符界面，一般要用户本人利用图形函数绘制相关构件或关键点的轨迹。对于图2所示机构，如果要在基于OpenGL的环境下，以图形方式展现运动轨迹，开发人员必须调用多个GDI 函数。但在MatLab下，对于C点的位姿数据，只要调用plot函数即可获得运动图线。 3.2基于辅助建模的运动仿真这种方法是以提高建模效率来提高仿真效率的，MatLab/Simulink就是以框图作为建立仿真模型的主要支持手段，框图成为描述模型的基本元素。而且，MatLab还提供了一个机构系统仿真工具SimMechanics，它可以在Simulink环境下直接使用，使得仿真建模更为便捷。 3.3基于虚拟现实的仿真方法虽然在SimMechanics下也可采用VR的显示方式，问题是由于构件模型不是三维的，不能得到虚拟环境下的效果。尤其是对于空间机构，这种缺陷更为明显。如果能够从不同的空间位置，观察机构的构件基于三维实体模型的动态运动过程，则可以得到更为逼真的仿真效果，这有助于人们对机构的直观理解，对于发现设计缺陷是非常重要的。这可以利用MatLab中的VR工具箱[6]来实现。以虚拟现实的方式展现仿真结果数据时，必须将仿真模型的数据实时传送到虚拟场景中，用仿真模型驱动三维场景。 4.方法比较 4.1模型解算方法这类方法强调仿真模型的求解，以提高求解仿真模型的效率为核心。主要优点是对软件平台的要求不高，比较灵活，不受制于仿真软件供应商。可以在多个较为通用平台上开发，如选择VisualC++或BorlandC++，可以开发自主知识产权的仿真软件。这类方法主要缺点是，通用性相对较差，当面临每一个具体机构时，都要开发一个单独的仿真引擎，因此工作量较大。当要以图形方式展现仿真结果时，也必须进行额外的编程工作。这类方法的另外一个缺点是，要求技术人员掌握较多的编程知识和仿真领域的知识，增

四种门机构的运动分析

四种门机构的运动分析 Student:XXX Course: 工程概论 Instructor: XXX Date:201X年X月Course Paper Grade 201X

摘要：门机构为生产生活中一种广泛应用的装置。门是分割有限空间的一种实体，作用是连接和关闭两个或多个空间的出入口①。在不同场合中，为适应不同生产生活的需要，门机构演变出诸多类型，分别具有不同的原理和功能。本文对生产生活中四种常见门机构——推拉门、卷帘门、旋转门、伸缩门等的工作和运动机制进行了详尽而深入的分析。关键词：门机构；机械原理；运动分析 Motion Analysis ofFourKinds of Mechanical Structure ofDoors Anonymous (XXXUniversity,Chengdu 61XXXX,China) Abstract: Mechanical structures ofdoorsarewidely useddevices installed at the entrance of structurefor production and living. Door is a kind of entity and segmentation oflimited space. Its function is to connect or shutthe entrance oftwo or more spaces. On different occasions, in order to adapt to theneeds of production and living, mechanical structures ofdoors have developed intomany types, each with different principles and functions. This article looks through fourkinds of common door structure in production and living--sliding door, rolling door, revolving door, retractable doorand analyzestheir motion mechanism. Keywords:Mechanical structures ofdoors; Principle of machinery; Motion analysis 1 Net: 门（汉语汉字）, 2016年2月18日 https://www.360docs.net/doc/3b3132885.html,/subview/13543/7943569.htm#viewPageContent

小球运动仿真教程

第1章运动仿真进度本章重点应力分析的一般步骤边界条件的创建查看分析结果报告的生成和分析本章典型效果图

1.1机构模块简介在进行机械设计时，建立模型后设计者往往需要通过虚拟的手段，在电脑上模拟所设计的机构，来达到在虚拟的环境中模拟现实机构运动的目的。对于提高设计效率降低成本有很大的作用。Pro/ engineer中“机构”模块是专门用来进行运动仿真和动态分析的模块。PROE的运动仿真与动态分析功能集成在“机构”模块中，包括Mechanism design（机械设计）和Mechanism dynamics（机械动态）两个方面的分析功能。使用“机械设计”分析功能相当于进行机械运动仿真，使用“机械设计”分析功能来创建某种机构，定义特定运动副，创建能使其运动起来的伺服电动机，来实现机构的运动模拟。并可以观察并记录分析，可以测量诸如位置、速度、加速度等运动特征，可以通过图形直观的显示这些测量量。也可创建轨迹曲线和运动包络，用物理方法描述运动。使用“机械动态”分析功能可在机构上定义重力，力和力矩，弹簧，阻尼等等特征。可以设置机构的材料，密度等特征，使其更加接近现实中的结构，到达真实的模拟现实的目的。如果单纯的研究机构的运动，而不涉及质量，重力等参数，只需要使用“机械设计”分析功能即可，即进行运动分析，如果还需要更进一步分析机构受重力，外界输入的力和力矩，阻尼等等的影响，则必须使用“机械设计”来进行静态分析，动态分析等等。 1.2总体界面及使用环境在装配环境下定义机构的连接方式后，单击菜单栏菜单“应用程序”→“机构”，如图1-1所示。系统进入机构模块环境，呈现图1-2所示的机构模块主界面：菜单栏增加如图1-3所示的“机构”下拉菜单，模型树增加了如图1-4所示“机构”一项内容，窗口右边出现如图1-5所示的工具栏图标。下拉菜单的每一个选项与工具栏每一个图标相对应。用户既可以通过菜单选择进行相关操作。也可以直接点击快捷工具栏图标进行操作。图1-1 由装配环境进入机构环境图

实验一机构运动简图的测绘及分析

实验一机构运动简图的测绘及分析一、实验目的： 1、掌握机构运动简图测绘的基本方法； 2、巩固机构自由度的计算。并验证机构具有确定运动的条件； 3、通过对机构进行结构分析，了解结构的组成原理二、设备和工具机器和机构模型量具铅笔橡皮和草稿纸三、实验原理机构运动与机构中的构件的数目、构件组成运动副的形式以及各运动副的相对位置有关，而与构件的复杂外形和运动副的具体结构无关，因此，在工程上对机构进行结构分析、运动分析和力分析时可以用机构运动简图来进行。机构运动简图既简单又能正确地反映一部机器的运动特征，因此，正确地测量和绘制机构运动简图是机械设计的重要组成部分、四、实验方法与步骤 1、观察机构的运动，弄清构件的数目缓慢移动被测的及其或机构模型，从原动件开始，根据运动传递路线，仔细观察相连接的两构件是否有相对运动，特别要注意那些运动很微小的构件，从而弄清楚组成机构的构件数目。 2、判别运动副类型一般，从原动件开始，遵循运动传递的顺序，仔细观察各相邻构件之间的相对运动性质。由此确定机构中运动副的类型、数目 3、合理选择视图一般选择与机构的多数构件运动平面平行的平面作为投影面。必要时也可以

就机构的不同部分选择两个或者两个以上的投影面，然后展开到一张图面上。或者把主运动简图上难于表示清楚的部分，另绘一张局部简图。对于齿轮机构则可选择与运动平面相垂直的平面作为投影面。总之，以简单清楚的把机构的运动情况表示出来为原则。 4、画出机构运动简图的草图，计算机构的自由度。将原动件转到某一位置（即可看清多数活动构件和运动副的位置）。在草稿纸上按照规定的符号，目测尺寸使实物与图形大致成比例，徒手画出机构运动简图的草图，然后计算机构的自由度，并将草图与实物对照，观察是否和实物相符合。 5、画正式的机构运动简图。确定尺寸比例尺，认真测量机构各运动副之间的相对位置参数，在实验报告纸上用三角板和圆规，将上述草图按照选定的比例尺卩1（构件的真实长度与图示长度的比值，单位为m/mn或mm/mn画出正式的机构运动简图。注：对于某些不便直接测定的机构尺寸，可首先分析其机构的性质，采用间接测量的办法。

平面四杆机构的运动仿真模型分析

平面四杆机构的运动仿真模型分析1前言平面四杆机构是是平面连杆机构的基础，它虽然结构简单，但其承载能力大，而且同样能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，因而在工程实践中得到广泛应用。平面四杆机构的运动分析, 就是对机构上某点的位移、轨迹、速度、加速度进行分析, 根据原动件的运动规律, 求解出从动件的运动规律。平面四杆机构的运动设计方法有很多，传统的有图解法、解析法和实验法。随着计算机技术的飞速发展，机构设计及运动分析已逐渐脱离传统方法，取而代之的是计算机仿真技术。本文在UG NX5环境下对平面四杆机构进行草图建模，通过草图中的尺寸约束、几何约束及动画尺寸等功能确定各连杆的尺寸，之后建立相应的连杆、运动副及运动驱动，对建立的运动模型进行运动学分析，给出构件上某点的运动轨迹及其速度和加速度变化规律曲线，文章最后简要分析几个应用于工程的平面四杆机构实例。 2平面四杆机构的建模问题的提出平面四杆机构因其承载能力大，可以满足或近似满足很多的运动规律，所以其应用非常广泛，本文以基于曲柄摇杆机构的物料传送机构为例，讨论其建模及运动分析。如图1所示，ABCD为曲柄摇杆机构，曲柄AB为主动件，机构在运动中要求连杆BC的延伸线上E 点保持近似直线运动，其中直线轨迹为工作行程，圆弧轨迹为回程或空程，从而实现物料传送的功能。

平面四杆机构的建模由于物料传送机构为曲柄摇杆机构，所以它符合曲柄存在条件。根据机械原理课程中的应用实例[1]，选取AB=100，BC=CD=CE=250，AD=200，单位均为毫米。在UG NX5的Sketch环境里，创建如图2所示的草图，并作相应的尺寸约束和几何约束，其中EE＇为通过E点的水平轨迹参考线，用以检验E点的工作行程运动轨迹。现通过草图里的尺寸动画功能，令AB与AD 的夹角从0°到360°变化，可看到E点的变化轨迹为直线和圆弧，如图3所示为尺寸动画的四个截图，其中图3（a）中的E点为水平轨迹的起点，图3（b）中的E点为水平轨迹的中点，图3（c）中的E点为水平轨迹的终点，而图3（d）中的E点为圆弧轨迹（图中未画出）即回程的中点。

proe机构运动仿真教程

proe机构运动仿真教程典型效果图 1.1机构模块简介在进行机械设计时，建立模型后设计者往往需要通过虚拟的手段，在电脑上模拟所设计的机构，来达到在虚拟的环境中模拟现实机构运动的目的。对于提高设计效率降低成本有很大的作用。Pro/ engineer中“机构”模块是专门用来进行运动仿真和动态分析的模块。 PROE的运动仿真与动态分析功能集成在“机构”模块中，包括Mechanism design（机械设计）和Mechanism dynamics （机械动态）两个方面的分析功能。使用“机械设计”分析功能相当于进行机械运动仿真，使用“机械设计”分析功能来创建某种机构，定义特定运动副，创建能使其运动起来的伺服电动机，来实现机构的运动模拟。并可以观察并记录分析，可以测量诸如位置、速度、加速度等运动特征，可以通过图形直观的显示这些测量量。也可创建轨迹曲线和运动包络，用物理方法描述运动。使用“机械动态”分析功能可在机构上定义重力，力和力矩，弹簧，阻尼等等特征。可以设置机构的材料，密度等特征，使其更加接近现实中的结构，到达真实的模拟现实的目的。

如果单纯的研究机构的运动，而不涉及质量，重力等参数，只需要使用“机械设计”分析功能即可，即进行运动分析，如果还需要更进一步分析机构受重力，外界输入的力和力矩，阻尼等等的影响，则必须使用“机械设计”来进行静态分析，动态分析等等。 1.2总体界面及使用环境在装配环境下定义机构的连接方式后，单击菜单栏菜单“应用程序”→“机构”，如图1-1所示。系统进入机构模块环境，呈现图1-2所示的机构模块主界面：菜单栏增加如图1-3所示的“机构”下拉菜单，模型树增加了如图1-4所示“机构”一项内容，窗口右边出现如图1-5所示的工具栏图标。下拉菜单的每一个选项与工具栏每一个图标相对应。用户既可以通过菜单选择进行相关操作。也可以直接点击快捷工具栏图标进行操作。图1-1 由装配环境进入机构环境图图1-2 机构模块下的主界面图图1-3 机构菜单图1-4 模型树菜单图1-5 工具栏图标图1-5所示的“机构”工具栏图标和图1-3中下拉菜单各选项功能解释如下：