装箱机双四杆机构的动力学仿真分析及结构优化
平面四杆机构的运动仿真模型分析
3平面四杆机构运动模型的建立及其分析ﻫ3.１运动模型的建立ﻫ 在UＧ NX5的Motion环境里,分别建立3个Link（连杆）即AB、BＣＥ和CD以及4个Reｖｏlutｅ Ｊoiｎt(旋转运动副),其中Ｊ00１(即A点）和J０0４(即D点）为AB杆和CＤ杆的旋转运动副，而且J００１还有一个常数驱动，其初始速度为30°／Ｓeｃ,如图4所示。需要指出的是,为了使四杆机构中的E点在后处理中能够生成运动轨迹，需要在E点添加一个关联点（Ａｓｓｏｃｉate Poｉnt)，在建立连杆ＢCE时将该点添加到连杆中，然后选择该点作为运动轨迹(Tｒaｃe）点,在后处理中将其生成轨迹；同时为了使四杆机构中的E点在后处理中能够生成运动规律曲线，需要在Ｅ点添加一个记号点（Ｍaｒｋer)，然后在后处理时选择该记号点作为运动对象(Motion Ｏbjeｃt)以生成相关的变化规律曲线。
２.２平面四杆机构的建模ﻫ 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。
平面四杆机构的运动仿真模型分析
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析机械四连杆机构是一种常用的机构形式，它广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机、机床、机器人和机械手等。
本文基于ADAMS软件，对机械四连杆机构进行运动仿真分析，并对仿真结果进行分析和讨论。
一、ADAMS软件介绍ADAMS是一款专门用于多体动力学仿真分析的商业软件，它可以用来仿真各种机械系统的动力学特性，包括车辆、飞机、机器人以及各种机械机构等，还可以分析机构的运动轨迹、速度、加速度、力矩等参数。
在本文中，我们将利用ADAMS软件对机械四连杆机构进行仿真分析，探究机构的运动规律和特性。
二、机械四连杆机构的结构和运动特性机械四连杆机构由四个连杆组成，其中两个连杆为机构的输入和输出轴，另外两个连杆则起到连接作用。
机构的结构如图1所示。
图1 机械四连杆机构结构示意图机械四连杆机构的运动特性与其连杆长度、角度以及连接方式等因素密切相关，下面我们将对机构的运动特性进行详细的分析。
1. 运动自由度机械四连杆机构的运动自由度为1，即只有一维平动或旋转方向。
2. 平衡性机械四连杆机构具有良好的平衡性，可以在很大程度上减小机构的惯性力，提高机构的稳定性。
3. 运动规律机械四连杆机构的运动规律比较复杂，难以用解析方法进行求解。
通常采用动力学仿真和实验方法，对机构的运动规律进行研究和分析。
为了探究机械四连杆机构的运动规律和特性，我们利用ADAMS软件对机构进行仿真分析。
仿真模型如图2所示。
在仿真过程中，我们可以通过改变机构的输入参数，如连杆长度、连杆角度等，来观察机构的运动规律和特性。
下面我们将举例说明。
1. 连杆长度变化时机构的运动规律改变机构的输入连杆长度，可以观察到机构的运动规律发生了显著的变化。
当输入连杆长度L1=100mm、L2=200mm时，机构的运动规律如图3所示。
图3 机构运动规律图（L1=100mm、L2=200mm）从图3中可以看出，当输入连杆开始旋转时，机构的输出连杆也随之旋转，但是旋转速度比输入连杆慢，这是由于机构的连杆长度不同，导致机构的角度运动不同所致。
近似直线运动四杆机构的最优化设计与轨迹模拟
２１ ０ ２年 第 ｌ （ 第 ３ ０期 ） 期 总 ９
４ ３
近似 直线运动 四杆 机构 的最优化设计 与轨迹模拟
王 国斌 。 天 祥 刘
（ 黑龙 江八 一 农 垦 大 学 工 程 学 院 ， 龙 江 大庆 １ ３ １ ） 黑 ６ ３ ９
摘 要 ： 过 对 实现 近 似 直 线运 动 的 Ｈｏ ｋ ｎ型 四杆 机 构 的优 化 分 析 ， 用 不 同 曲柄 角度 范 围 内直 线 误 差 和 速 度 通 ｅｅ 利
度 分布 接 近正 弦 曲线 ， 非匀 速 。与其 它 类 型 直 线 远
图 １ Ｈｏｋ ｎ型 四 杆 机 构 示 意 图 ｅｅ
通过 把 曲柄 角度 △ 与 整周 ３ ０角 的 比值作 为 ６。 构 件 比的函 数 ， Ｈｏ ｋ ｎ型 机构 的直 线 误 差 和速 对 ｅｅ 度误 差进 行分析 。直线误 差 ￡ 和 速 度 误 差 ｅ 用 符
１ ４０ １Ｏ ６
１Ｏ ２ １Ｏ １
１０ Ｏ ９ ０
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１８ ． ８５
３． ７ ３２ ５． ８ ８７ ９． ９ ２９
Ｏ． ２ ７５
１ ．３ｌ ９
ｌ ４７ ｜３ １ ６１ ．３ １ ７ ．３ ４
２ ３８ ．２ ２ ２５ ．１ ２ ．Ｏ１ ３ ｌ ６３ Ｉ８
的 问歇直线 进 给 。这些 机器包 含 有各种 各样 的连 杆 机 构 和凸轮 从 动 件 系统 。在 生产 过 程 中 ， 数 要 求 多 生 产设 备具 有 各种 问 歇 运 动 功 能 ， 产 品运 动 的 直 且 线 轨迹 及其 匀速 度相 匹 配 。这 样就 增加 了对 直线 机
２ Ｏ０ ．６ ２ ．９３ ２ ３． ２ ２３ ３ ５６ ．４
基于ADAMS软件的啤酒瓶装箱机双四杆机构的运动仿真优化
（ ． ｅａｔｅｔ ｆ ｃａｉ ｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｈ ｎ ｎＵ ｉｅ ｉ ｆ ｅｌ ｌ ｙ Ｚ ｕｈｕ４ ２０ ， ｌｎ ； １ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｈ ｎ ａ Ｅ ｇｎｅ ｎ ， ｕ ａ ｎ ｒｔ ｏ Ｔ ｃ ｏ ，ｈ ｚｏ １０ ８ Ｃｆ ａ ｍ ｏ Ｍｅ ｃ ｉ ｖ ｓｙ ｍｏ ｇ ｉ
ｓ ｗ ｒ Ａ Ａ ．Ｆｒ ｉｅ ａ ｃ ｉ ｕａｉ ｎ ｌｓｄ ｗｔ ｓｖ ｔａ ｐｏｏ ｐ ，ｔｅ ｆ ｒｐ ｒｍ ｔｚ ｇｔｅｍｏ ｅ， ｏ ａｅ Ｄ ＭＳ ｉ ｔｋｎ ｍ ｔ ｓｓ ｌ ｏ ａ ａ ｅ ｉ ｉ ｉｕｌ ｒｔ ｙ ｅ ｈ ｎ ａ ｅ ａａ ｅ ｉｎ ｈ ｄ ｌ ｔ ｆ ｓ ｉ ｍ ｔｎ ｙ ｈｔ ｒ ｔ ｔ ｒｉ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ： ａ ｋｅ ；ｔ ｎ ｆ ｕ —ｉ ｋ ｍｅ ｈａ ｉｍ ；ｋ ｎ ｍａｉ ｓ ｓｍｕ ａ ｉｎ；ｏ ｉ ｚ ｔｏ ｅ ｉｎ ｄｓ ｐ ｃ ｒ ｗｉ —ｏ ｒｌｎ ｃ ｎ ｓ ｉｅ ｔ ｉ ｌｔ ｃ ｏ ｐｔ ｍｉａ ｉｎ ｄ ｓｇ
１ 装箱 机原 理及 工作 流程
分析和优化设计 。首先 建立了该机构 的虚拟样机模型 ， 行运动 学仿 真分析 ， 将模 型作参数化 处理 ， 过对每 个 并进 然后 通
设计 变量进行灵敏度分析 ， 选取其 中灵敏度最 高的几个变量进行 优化 评估 ， 最后得到优化结果 。 关 键 词： 装箱机 ； 四杆机构 ； 双 运动仿真 ； 优化设计
（． 南工业 大学 机械 工程 学 院 ， 南 株 洲 ４ ２０ ； １湖 湖 １０ ８ ２ 长 沙 中联 重工科技 发展 股份 有 限公 司 ，湖 南 长沙 ４００ ） ． １０７
摘 要： 为提 高装箱机 的工作效率和获得 较好 的使 用性能 ， 采用机械 系统仿 真软件 Ａ Ａ Ｄ ＭＳ针对其 双四杆机构 进行仿 真
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析1.引言机械四连杆机构是一种常见的机械结构，它由四个连杆组成，通过转动连接在一起，能够实现复杂的运动。
对于这种机构的运动行为进行仿真分析，可以帮助工程师们更好地理解其工作原理和性能特点，为设计优化和控制提供可靠的理论基础。
本文将介绍基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析的方法和结果，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
2.问题描述机械四连杆机构的运动仿真分析主要涉及以下几个问题：首先是机构的运动学特性，包括连杆的运动轨迹、角度、速度和加速度等；其次是机构的力学特性，包括连杆的受力情况、驱动力和阻力等；最后是机构的动力学特性，包括连杆的动力学模型、运动过程中的能量转换和损耗等。
通过分析这些问题，可以全面了解机械四连杆机构的运动规律和工作性能，为相关工程设计和控制优化提供重要参考。
3.基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析方法ADAMS（Adams Dynamics）是一款专业的多体动力学仿真软件，可以对多体机械系统的运动行为进行模拟和分析。
基于ADAMS的机械四连杆机构运动仿真分析主要包括以下几个步骤：建立模型、设定运动和约束条件、进行仿真计算、分析结果并优化设计。
3.1 建立模型首先需要在ADAMS软件中建立机械四连杆机构的三维模型，包括连杆、连接点、驱动装置等。
通过软件提供的建模工具，可以简单快速地绘制出机构的几何结构，并添加材料、质量、惯性等物理属性，为后续的仿真计算做好准备。
3.2 设定运动和约束条件在建立好模型后，需要设定机械四连杆机构的运动和约束条件。
通过ADAMS软件提供的运动学分析工具，可以简单地定义连杆的转动角度、线速度和角速度等运动参数，同时添加约束条件，限制机构的运动范围和姿态，以保证仿真计算的准确性和可靠性。
3.3 进行仿真计算设定好运动和约束条件后，即可进行仿真计算。
ADAMS软件提供了理想化模拟和实验数据验证两种仿真方式，可以根据需求选择合适的方法进行计算。
平面四杆机构动力学分析
04 平面四杆机构动力学建模
模型假设与简化
刚体假设
假设四杆机构中各杆件均 为刚体，忽略其弹 即无摩擦、无间隙。
平面运动
假设四杆机构在平面内运 动，忽略其空间运动效应。
运动学方程建立
位置分析
加速度分析
通过各杆件的长度和夹角，确定各点 的位置坐标。
对速度表达式再次求导，得到各点的 加速度表达式。
成功构建了适用于平面四杆机构的动力学模型，为相关研究提供了有效的分析工具。
机构运动学和动力学特性的研究
通过对模型进行仿真分析，揭示了平面四杆机构在运动过程中的速度、加速度、力等动力 学特性的变化规律。
机构优化设计的探讨
基于动力学分析结果，提出了针对平面四杆机构的优化设计方法，为工程实践提供了理论 指导。
平面四杆机构动力学分析
目 录
• 引言 • 平面四杆机构概述 • 动力学分析基础 • 平面四杆机构动力学建模 • 平面四杆机构动力学仿真分析 • 平面四杆机构动力学优化设计 • 结论与展望
01 引言
目的和背景
探究平面四杆机构的动力学特性
通过对平面四杆机构进行动力学分析，了解其运动过程中的力、速度和加速度 等特性，为机构设计和优化提供理论依据。
详细介绍平面四杆机构的 动力学建模方法，包括牛 顿-欧拉法、拉格朗日法等 ，并分析各种方法的优缺 点和适用范围。
通过仿真和实验手段对平 面四杆机构的动力学模型 进行验证，确保模型的准 确性和可靠性。同时，展 示仿真和实验结果在机构 设计和优化中的应用。
提出针对平面四杆机构的 动力学性能评价指标，如 运动范围、速度波动、加 速度峰值等，为机构性能 评价提供量化依据。
仿真软件介绍
ADAMS
一款广泛应用的机械系统动力学 仿真软件，可用于建立和分析复 杂机械系统的虚拟样机。
南京轻工业机械厂开发高速易拉罐系列新产品
参 考文献 （ ｅ ｒｎｅ） Ｒ ｆ ｅｃｓ ： ｅ
［ ］ 贺兵 ， １ 刘扬． 基于 Ａ Ａ Ｓ的啤酒瓶 装箱机 的运动仿 真分析 和优 ＤＭ 化设计［ ］ 轻工机械 ， ０ ，６ １ ） ３ ３ ． Ｊ． ２ ８ ２ （０ ： ０ ４— ７
程 ，０ ４，５ ５ ４ ４ ． ２０ ２ （ ）：２— ４
５ 结 语
采用 ＰｏＥ、Ｄ Ｍ ｒ／ Ａ Ａ Ｓ进 行 了 双 四杆 机构 的动 力 学 分 析 ， 型 精 度 高 。经 过 动 力 学 仿 真 获得 关 键 杆 Ａ 模 Ｂ 受 力 的基 础数 据 ， 用 ＭＡ Ｌ Ｂ软 件对 这 些 数据 进 行 运 ＴＡ 处 理和 分析 ， 将受力 数 据 分 解 为沿 杆 方 向 和垂 直 于 杆
（ 南京轻工业机械厂 ）
［ ］ 武丽梅 ， ６ 耿华． 于 Ａ Ａ Ｓ的曲柄摇杆机 构 的运 动精度仿 真研 基 ＤＭ 究［ ］ 机械设计与制造 ， ０ （０ ： — １ Ｊ． ２ ６ １ ）９ １ ． ０
［ ］ 王国强， ７ 张进平 ， 马若丁． 虚拟样机技术及 其在 Ａ Ａ Ｄ ＭＳ上的实践 ［ ． Ｍ］ 西安 ： 西北工业大学出版社 ，０ ２ ２０． 邱 Ａ Ｓ Ｓ结构 有 限 元 高级 分 析 方 法 与范 例 应用 ［ ］ 尚晓 江， 峰． Ｎ Ｙ ８ ［ ． Ｍ］ 北京 ： 中国水利水电出版社 ，０ ８ ２０ ．
用。更为可贵的是项目的主要负责人及项目组成人员 ９％以上为年轻技术骨干， ０ 项目中有近 ３ ０人次参与到研发之中， 使一批年轻 人才得到锻炼培养 ， 起到很好 的技术练兵作用 。这支技术团队的健康成长 ， 对南京轻机未来的发展将起到重要的技术支撑 作用。 项目责任书签订后， 南京轻机工程技术人员信心倍增， 表示对完成开发任务充满信心。
平面四杆机构动力学分析
平面四杆机构动力学分析平面四杆机构是一种常用的机构形式，它由四个连杆构成，每个连杆的两个端点分别与两个固定点和两个动点连接。
平面四杆机构广泛应用于工程和机械领域，如发动机连杆机构、机床传动机构等。
在对平面四杆机构进行动力学分析时，需要考虑连杆的运动学特性以及受力情况，以求得机构的运动学和动力学性能参数。
本文将介绍平面四杆机构动力学分析的基本方法和步骤。
首先，对平面四杆机构进行运动学分析，即确定连杆的几何参数和运动特性。
通过连杆的长度、角度和位置关系，可以建立连杆运动学方程。
平面四杆机构一般有两个输入连杆和两个输出连杆，输入连杆一般由驱动源（如电机）控制，输出连杆用于传递或产生所需的运动。
其次，根据连杆的几何关系和运动学方程，可以推导得到平面四杆机构的速度和加速度方程。
速度方程描述了各连杆的速度与输入连杆的关系，加速度方程描述了各连杆的加速度与输入连杆的关系。
通过求解速度和加速度方程，可以得到每个连杆的线速度和角速度，以及各连杆的线加速度和角加速度。
接下来，进行平面四杆机构的力学分析。
根据连杆的几何关系和受力分析，可以推导得到每个连杆的力学方程。
力学方程描述了各连杆受到的力和力矩与其他连杆的关系。
通过求解力学方程，可以得到每个连杆的受力和力矩大小以及方向，以及各连杆之间的力传递关系。
最后，根据连杆的运动学和力学特性，可以得到平面四杆机构的动力学性能参数，如位置、速度和加速度的关系、力和力矩的大小和方向等。
这些参数可以用于分析机构的运动和受力情况，并进一步优化设计。
需要注意的是，平面四杆机构的动力学分析是一个复杂的过程，需要考虑各连杆之间的相互作用和约束条件。
同时，还需要考虑连杆的质量和惯量等因素，以求得更精确的分析结果。
因此，在实际应用中，常采用计算机辅助分析方法，如数值模拟和仿真技术，以提高分析的准确性和效率。
综上所述，平面四杆机构的动力学分析是一项重要的工作，对于优化设计和性能评估具有重要意义。
分析机械原理四连杆机构的图解法与解析法的优缺点
分析机械原理四连杆机构的图解法与解析法的优缺点摘要：铰链四杆机构是机械设备中最基本的机构类型之一，文中以它为研究对象建立数学模型，应用MATLAB编程与ADMAS建模分别
对四杆机构进行仿真分析，获得各点的运动曲线，进行对比，两种方法各有所长，分析结果显示直观。
平面四杆机构是连杆机构中最常见的机构组成，由于其结构简单，可承受载荷大，连杆曲线具有多样性等优点，它在工程中得到广泛的运用，设计四杆机构的方法有很多，比如解析法、作图法、实验法，但这些方法都存在一定的缺点，图解法精度差，解析法的计算工作量大，不直观使其在工程运用中受到约束，如果设计平面四杆机构时能显示其运动轨迹从而将图示结果与设计要求进行对比，可以使设计显得更加直观，提高工作效率。
本文以MATLAB、ADMAS为平台，开发了一个平面四杆机构运动轨迹仿真系统，模拟四杆机构的运动仿真，并获得各点的运动轨迹坐标，使设计显得直观，更好的帮助了工程技术人员在机构分析与设计过程中进行优化，提高了工作效率，降低产品开发成本。
铰链四杆机构的运动分析及动态仿真
四杆机构运动分析与仿真一．机械运动分析的方法平面四杆机构包括，曲柄摇杆，双曲柄，双摇杆等 ，在机械设计中机构运动分析是不考虑机构运动的外力的影响，而仅从几何角度出发，根据已知元动件的规律，确定机构其他构件上各点的位移，速度和加速度，或构件的角位移。
角速度和角位移和加速度等运动参数。
二．机构优化设计优化设计数学模型*目标函数：需要达到的用设计变量表达的一个或若干个设计的目标*设计变量：最基本的、对设计目标影响较大的选作待设计的独立可变参数。
*约束条件：对设计变量的选择及某些辅助设计条件的限制。
1．目标函数（或称评价函数）规范化的形式→极小为最优*1）单目标函数)......(min )(min *21n x x x F X F =)......(min )(min *21n x x x F X F = *2）多目标函数)}()()(min{)(min *L 2211X f W X f W X f W X F L +++=2．设计变量——最基本的、对设计目标影响较大的选作待设计的独立可变参数。
*设计常量——可预先确定的参数T n n x x x x x x X ]......[*2121=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=最 优 解初始点——开始选定的设计变量，以X （0）表示。
最优点——使目标函数达到最小时的设计变量，以X*表示。
最优值——最优点处的目标函数值，以F*=F （X *）表示 最优解——通常把最优点和最优值称为最优解。
3.约束条件（设计约束）约束条件*几何约束——设计变量满足的几何条件及其取值范围三角形两边之和大于第三边杆长大于零*性能约束——设计方案必须满足某些特定的工作性能.满足曲柄存在的条件机构最小传动角限制不等式约束Gu（X）≥0 (u=1,2,……Z)等式约束Hv（X）=0 (v=1,2,……P)3，优化设计数学模型表示式1）约束优化问题minF(X) X=[x1 x2 …..xn]Ts.t. Gu(X)≥0 (u=1,2….z)三．按两连架杆对应角位移的连杆机构优化设计按两连架杆的对应角位移设计i i i δξδξϕ--+=003BiD=[a2+1-2acos(ϕ1 + ϕ1i)]0.5)cos(1)sin(tan 1111i i i a a ϕϕϕϕδ+-+=按给定 与机构实际ϕ3i 间的偏差极小来建立目标函数[]2133min )(min ∑=-=si i i X F ϕϕ)cos(1)sin(tan 1111i i i a a ϕϕϕϕδ+-+=()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-++-++-=i ii a a c a c b a 11211222cos 212cos 21arccos ϕϕϕϕξ约束条件有曲柄条件cb a bc a cb a +≤++≤++≤+111 设计变量的边界条件21≥≥∆≥≥∆∆≥≥∆∆≥≥∆ϕπl c c l bb l a a最小传动角等于或大于许用传动角()[]()[]⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=≥⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=22222122212arccos 2arccos γγγγbc a d c b bc c b d a四．铰链四杆机构的运动分析及动态仿真用的是VB的运动分析及动态仿真操作说明：打开已编制好的VB铰链四杆机构文件，在出现的界面的数据输入区的文本框中输入四杆的长度按“确定”及“计算”按钮（也可在运动模式的下拉式菜单中选择某种机构的一组默认数据输入），即可在数据输出区中获得特性参数及四杆机构的类型。
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ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｂｙ ｔｈｅ ｗａｙ ｏｆ ｇｕｉｄｉｎｇ ＡＤＡＭＳ
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ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｈｅｓｅ ｄａｔａ，ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｉｔｓ ｔｅｎｓｉｌｅ ａｎｄ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｆｉｎａｌｌｙ ｓｅｃｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｓｈａｐｅ
Ｘ
ｈ２＝５４．２６ ｍｍ３。
沿杆方向的力ｆ＝只ｃｏｓ０＋Ｆｙｓｉｎ０，其中日为时间 的函数，这里设置仿真的转速为２４。／ｓ，初始角度为
６４．９８０。可知
在面积一定的情况下，厚度ｈ越大，抗弯能力越 强。假设截面面积不变，寻找厚度ｈ和宽度ｂ的较佳 配比。从抗拉强度和抗弯强度的分析可知初始宽度和 厚度有余量。为使设计更为经济合理，在大于临界截
ＭＰａ。
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焉曩烹烹曩＝息■＝急曩＝黑愚…
图８杆ＡＢ应力图 Ｆｉｇｕｒｅ
８ Ｓｔｒｅｓｓ ｍａｐ ｏｆ ｓｈａｆｔ ＡＢ
．影∥
图６
Ｆｉｇｕｒｅ ６
Ａ点沿杆方向的节点力图
Ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｆｏｒｃｅ ａｌｏｎｇ ｓｈａｆｔ ｏｆ ｎｏｄｅ Ａ
如果保持杆的宽度不变，并满足强度要求，求得杆 的最小临界截面积为１６．４ ｔｏｎｉ２以及临界厚度０．２０５ ｍ。 ４．２抗弯形式的强度校核 杆件的初始厚度和宽度保持不变，仍为ｈ＝４０
ｍｍ
最大应力在Ｂ点处，为２３１ ＭＰａ，满足强度要求。
由分析可知，杆件Ｂ点处存在较大应力集中，为保证 强度要求对此处进行加强处理，增大环面的接触面积。
Ｇ ．１＝ｒ Ｉ 一４ ６
Ｙ ｌ ２８１ ８ Ｉ
６０４．８ ８４０ ０ ６１０ ４ １３３ ３ —１３４ １
２加０
７７５ ２ Ｉ １２０ ０ ８４０ ０ 一２ ２
１ ８２４ ０ １ ５６５ ５ ２ ２５０ ４ ｌ ９８６ ｌ
，
膏 Ｌ
８００ ０
９２８ ７
时间／８
图４
Ａ点ｌ，方向和ｘ方向的分力曲线
Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｆｏｒｃｅｓ ｏｆ ｎｏｄｅ Ａ
第３０卷第１期 ２０１２年２月
轻工机械
Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖ０１．３０ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１２
Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ
［研究・设计］
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２８９５．２０１２．０１．００４
装籀机双圆杆枫构的动力学 仿真分析及结构优化
贺兵，唐江，何文成，王先林
（湖南工业大学机械工程学院，湖南株洲４１２００８）
的ｘ，Ｙ方向受到的力，其中曲线ｌ为Ａ点Ｙ方向的受 到的力，曲线２为ｘ方向受到的力‘“。
表１节点坐标参ａｔｔ／ｍｍ
Ｔａｂｌｅ １ 节点ｘ
Ａ 日 Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ ２ ２８０ ０ ２１１２ ０
Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｎｏｄｅｓ
Ｙ ７２０ ０ ４００ ０ —１１．６ ６００ ０
节点ｘ
得到最后模型见图９。
和ｂ＝８０ ｍｍ；求垂直于杆方向的力（与求沿杆方向的
万方数据
［研究・设计】
贺兵．等装箱机双四杆机构的动力学仿真分析及结构优化
别对杆ＡＢ受力进行拉压形式和抗弯形式强度分析和 校核，通过调整ＡＢ杆截面尺寸和局部结构，最后得到 较合理的截面参数和形状。从而减轻双四杆装箱机机 构的质量以及减少实际生产过程中的耗材。
ｍｍ，宽度ｂ＝８０
ｍｍ。
下调整，将杆的宽度调整为６５ ｍｍ，厚度调整为 ３２ ｍｍ。在ＡＮＳＹＳ中进行强度分析，其应力分布见
图８［引。
在ＭＡＴＬＡＢ中编程计算Ａ点处沿杆方向的节点 力，见图６。并得到其一个周期中最大的值４
最大压强值为１．２８２ ＭＰａ，小于屈服强度２５０
４４
一
１０３．７
Ｎ。杆件的初始厚度ｈ＝４０ ｍｍ，宽度ｂ＝８０ ｍｍ；得出
Ｘｉａｎ＝ｌｉｎ ４１２００８，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｕｚｈｏｕ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｌｉｇｈｔｅｎ ｐａｃｋｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｒａｗ—ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｏｎｓｕｍｅ ｄｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｂｕｉｌｔ ｕｐ ｔｈｅ ３一Ｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ｆｏｕｒ—ｂａｒ ｐａｃｋｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｉｔｈ Ｐｒｏ／Ｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅｎ ｐｒｏｃｅｅｄｅｄ
（上接第１３页） ５结论
３
工大学．２００４ 江祖勇基于虚拟样机技术的胺印机递纸机构分析研究［Ｄ］西 安：西安理工大学，２００５．
４
１）根据定心下摆式递纸机构工艺过程要求，从常 见的凸轮从动件运动规律中选择适合高速轻载的运动
规律。
石永刚，棘撮华凸轮机构设计［Ｍ］．上海：上海科学技术出版社，
１９９５
５
越韩，丁爵曾，粱锦华．凸轮机柄设计［Ｍ］北京：高等教育出版
为４点的ｙ坐标，其余依此类推。
作者简介：贺兵（１９７６），女，湖南泪罗人，湖南工业大学机械工程学院副教授，工学硕士，主要从事包装机械设计、教学及科研工 作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｅｂｉｎ—ｘｉａｎｇ＠ｓｉｎａ．ｃｏｎ
万方数据
【研究－设计］
贺兵。等装箱机双四杆机构的动力学仿真分析及结构优化
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・将各杆转成・．ｘｔ文件
中，起步和终止均缓慢平稳，中途运动较快，空回程快
速运行，缩短了非工作时间，提高了生产效率¨引。目
前双四杆机构已达到这些要求，但是结构相对粗笨，需 要进行结构上的优化。为了减轻装箱机双四杆机构的 质量，以减少实际生产过程中的耗材，需要对杆的受力 进行分析即动力学分析，进而根据受力情况对强度进 行分析和校核，最后进行截面尺寸和形状的优化。
参考文献Ｉ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：
［１］ 贺兵．刘扬基于ＡＤＡＭＳ的啤酒瓶装箱机的运动仿真分析和优 化设计［Ｊ］轻工机械．２００８，２６（１０）：３４—３７ Ｅ２］周春国．童林啤酒瓶装箱机的运动分析［Ｊ］机械科学与技术． ２０００，１９（４）：５９０—５９１ ［３］ 贺兵．基于虚拟样机技术的包装机械系统仿真研究［Ｊ］包装工
摘要：为了减轻双四杆装箱机机构的质量，以减少实际生产过程中的耗材，采用Ｐｒｏ／Ｅ建立了装箱机双四杆机构零件 的三维模型，并导入ＡＤＡＭＳ软件建立了虚拟样机，然后进行动力学仿真，得到杆的受力数据，接着运用ＭＡＴＬＡＢ软件对 这些数据进行处理，分别对其进行抗拉形式和抗弯形式强度分析和校核，最后在满足强度的条件下得到较合理的截面参 数和形状。图９表２参８ 关键词：装箱机；双四杆机构；动力学分析；优化 中图分类号：ＴＨｌｌ２．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５—２８９５（２０１２）０１—００１４－０５
面积和６×ｈ２＝５４．２６ ｍｍ３的情况下，对截面参数做如
Ｆ，＝ｔＣＯＳ［（６４．９８＋２４ｔ）Ｘ（Ｉｒ／１８０）］＋ Ｆ，ｓｉｎ［（６４．９８＋２４ｔ）Ｘ（＂ｒｒ／１８０）］
由于在ＡＤＡＭＳ输出的数据为离散化得数据点，
力ｆ和角度０都是时间的不规则函数，所以要借用 ＭＡＴＬＡＢ工具进行数值运算。初选杆的厚度ｈ＝４０
ｔｉｍｅ－１２．３：０，Ｆ，ＩＦ（ｔｉｍｅ－１９．５：Ｆ，Ｆ，０））＋ＦＮ。 ３动力学仿真
，
经过动力学分析，对各杆件节点力进行比较发现 杆件ＡＢ受力最大。所以这里仅对ＡＢ杆进行分析。 测得杆件Ａ点力见图４。２条曲线分别为Ａ点所受到 图２双四连杆机构简图
Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ｆｏｕｒ—ｂａｒ ｌｉｎｋａｇｅ
２０１２年第１期
４抗拉和抗弯形式的强度校核及强度分析
４．１
力同方法），其图形见图７。其最大值为４
０９１．５ Ｎ。
抗拉形式的强度校核 ＡＤＡＭＳ测量的数据在任意位置都是基于笛卡尔
，、
坐标系的，设杆件与水平面间的夹角为０。则在任意
位置有如图５所示的力学模型。
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社．１９９３
２）根据复数极坐标矢量法，确定递纸机构中和递 纸牙相固结的摆臂ＣＤ的运动规律。 ３）利用反转法及矢量法求取递纸机构的实际
轮廓。
６
彭国勋，肖正扬自动机械的凸轮机构设计［Ｍ］北京：机械工业 ｍ版社．１９９０ 沈韶华．张晓玲共轭凸轮机构的计算机辅助设计［Ｊ］包装工程，
２００５．２６（５）：４３—４４．
ａｒｅ
ｍｏｒｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ
ｃｒｏｓｓ—
ｇａｉｎｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｔｉｓｆｉｅｄ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ．［Ｃｈ，９
ｆｉｇ．２ ｔａｂ．８
ｒｅｆ．］
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐａｃｋｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ；ｄｏｕｂｌｅ ｆｏｕｒ—ｂａｒ ｌｉｎｋａｇｅ；ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｏ
Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｒｕｅ—Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｆｏｕｒ—Ｂａｒ Ｌｉｎｋａｇｅ ｏｆ Ｐａｃｋｉｎｇ