飞机舱门机构运动仿真分析技术研究

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......

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A RJ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ω2 max=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)

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

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。

平面机构的运动分析习题和答案

2 平面机构的运动分析 1.图示平面六杆机构的速度多边形中矢量 ed → 代表，杆4 角速度 ω4的方向为时针方向。 2.当两个构件组成移动副时，其瞬心位于处。当两构件组成纯滚动的高副时，其瞬心就在。当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用来求。 3.3 个彼此作平面平行运动的构件间共有个速度瞬心，这几个瞬心必定位于上。含有6 个构件的平面机构，其速度瞬心共有个，其中有个是绝对瞬心，有个是相对瞬心。 4.相对瞬心与绝对瞬心的相同点是，不同点是。 5.速度比例尺的定义是，在比例尺单位相同的条件下，它的绝对值愈大，绘制出的速度多边形图形愈小。 6.图示为六杆机构的机构运动简图及速度多边形，图中矢量 cb → 代表，杆3 角速度ω3 的方向为时针方向。 7.机构瞬心的数目N 与机构的构件数 k 的关系是。 8.在机构运动分析图解法中，影像原理只适用于。

9.当两构件组成转动副时，其速度瞬心在处；组成移动副时，其速度瞬心在处；组成兼有相对滚动和滑动的平面高副时，其速度瞬心在上。 10..速度瞬心是两刚体上为零的重合点。 11.铰链四杆机构共有个速度瞬心，其中个是绝对瞬心，个是相对瞬心。 12.速度影像的相似原理只能应用于的各点，而不能应用于机构的的各点。 13.作相对运动的3 个构件的3 个瞬心必。 14.当两构件组成转动副时，其瞬心就是。 15.在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的相对运动为动，牵连运动为动时，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；方向与的方向一致。 16.相对运动瞬心是相对运动两构件上为零的重合点。 17.车轮在地面上纯滚动并以常速 v 前进，则轮缘上 K 点的绝对加速度 a a v l K K K KP ==n /2 。 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -( ) 18.高副两元素之间相对运动有滚动和滑动时，其瞬心就在两元素的接触点。- - - ( ) 19.在图示机构中，已知ω1 及机构尺寸，为求解C 2 点的加速度，只要列出一个矢量方程 r r r r a a a a C B C B C B 222222=++n t 就可以用图解法将 a C 2求出。- - - - - - - - - - - - - - - - - - ( ) 20.在讨论杆2 和杆3 上的瞬时重合点的速度和加速度关系时，可以选择任意点作为瞬时重合点。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ( )

典型环节动态特性的仿真

院系电子信息工程学院班级姓名学号实训名称典型环节动态特性的仿真实训日期一、实训目的 1、掌握典型环节仿真结构图的建立方法； 2、通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，熟悉各种典型环节的响应曲线。 2、定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 3、初步了解MATLAB中SIMULINK 的使用方法。二、实训内容掌握比例、积分、一阶惯性、实际微分、振荡环节的动态特性。 [例] 观察实际微分环节的动态特性 (1)连接系统, 如图所示: (2)参数设置: 用鼠标双击阶跃信号输入模块，设置信号的初值和终值，采样时间sample time 和阶跃时间step time；用鼠标双击实际微分环节,设Kd=1,Td=1；用鼠标双击示波器,设置合适的示波器参数； (3)在simulation/paramater中将仿真时间(Stop Time )设置为10秒； (4)仿真:simulation/start，仿真结果如图1-1所示； (5)改变Td、Kd，观察仿真结果有什么变化。图1-1 实际微分环节的动态特性图第 1 页共 7 页指导教师签名

院系电子信息工程学院班级姓名学号实训名称典型环节动态特性的仿真实训日期 ①惯性环节建立如下图1所示的仿真结构图，K值为1，并保持不变；T值依次为1,2和3，运行得到阶跃响应曲线（图2）：图1 惯性环节仿真结构图 T值不同图2 惯性环节T值不同的阶跃响应曲线建立如下图2所示的仿真结构图，T值为1，并保持不变；K值依次为1,2和3，运行得到阶跃响应曲线（图3）：图3 惯性环节仿真结构图 K值不同第 2 页共 7 页指导教师签名

曲柄连杆机构运动学仿真

课程设计任务书

目录 1 绪论 (1) 1.1CATIA V5软件介绍 (1) 1.2ADAMS软件介绍 (1) 1.3S IM D ESIGNER软件介绍 (2) 1.4本次课程设计的主要内容及目的 (2) 2 曲柄连杆机构的建模 (3) 2.1活塞的建模 (3) 2.2活塞销的建模 (5) 2.3连杆的建模 (5) 2.4曲轴的建模 (6) 2.5汽缸体的建模 (8) 3 曲柄连杆机构的装配 (10) 3.1将各部件导入CATIA装配模块并利用约束命令确定位置关系 (10) 4 曲柄连杆机构导入ADAMS (14) 4.1曲柄连杆机构各个零部件之间运动副分析 (14) 4.2曲柄连杆机构各个零部件之间运动副建立 (14) 4.3曲柄连杆机构导入ADAMS (16) 5 曲柄连杆机构的运动学分析 (17) 结束语 (21) 参考文献 (22)

1 绪论 1.1 CATIA V5软件介绍 CATIA V5(Computer-graphics Aided Three-dimensional Interactive Application)是法国Dassault公司于1975年开发的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一体化软件。它的内容涵盖了产品概念设计、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的生成、生产加工成产品的全过程，其中还包括了大量的电缆和管道布线、各种模具设计与分析、人机交换等实用模块。CATIA V5不但能保证企业内部设计部门之间的协同设计功能而且还可以提供企业整个集成的设计流程和端对端的解决方案。CATIA V5大量应用于航空航天、汽车及摩托车行业、机械、电子、家电与3C产业、NC加工等领域。由于其功能的强大而完美，CATIA V5已经成为三维CAD/CAM领域的一面旗帜和争相遵从的标准，特别是在航空航天、汽车及摩托车领域。法国的幻影2000系列战斗机就是使用CATIA V5进行设计的一个典范；波音777客机则使用CATIA V5实现了无图纸设计。另外，CATIA V5还用于制造米其林轮胎、伊莱克斯电冰箱和洗衣机、3M公司的粘合剂等。CATIA V5不仅给用户提供了详细的解决方案，而且具有先进的开发性、集成性及灵活性。 CATIA V5的主要功能有：三维几何图形设计、二维工程蓝图绘制、复杂空间曲面设计与验证、三维计算机辅助加工制造、加工轨迹模拟、机构设计及运动分析、标准零件管理。 1.2 ADAMS软件介绍 ADAMS即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS己经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额。 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、

连杆机构运动分析

构件上点的运动分析函数文件（m文件）格式：function [ 输出参数] = 函数名（输入参数） p_crank.m function [p_Nx,p_Ny]=p_crank(Ax,Ay,theta,phi,l1) v_crank.m function [v_Nx,v_Ny]=v_crank(l1,v_Ax,v_Ay,omiga,theta,phi) a_crank.m function [a_Nx,a_Ny]=a_crank(l1,a_Ax,a_Ay,alpha,omiga,theta,phi) 函数中的符号说明

函数文件（m 文件）格式： function [ 输出参数 ] = 函数名（输入参数） p_RRR.m function [cx,cy,theta2,theta3]=p_RRR(bx,by,dx,dy,l2,l3,m) v_RRR.m function [vcx,vcy,omiga2,omiga3]=v_RRR(vbx,vby,vdx,vdy,cx,cy,bx,by,dx,dy) a_RRR.m function [acx,acy,alpha2,alpha3]=a_RRR(abx,aby,adx,ady,cx,cy,bx,by,dx,dy,omiga2,omiga3) 函数中的符号说明 m =1 m = -1 RRR Ⅱ级杆组运动分析

函数文件（m 文件）格式： function [ 输出参数 ] = 函数名（输入参数） p_RRP.m function [cx,cy,sr,theta2]=p_RRP(bx,by,px,py,theta3,l2,m) v_RRP.m function [vcx,vcy,vr,omiga2]=v_RRP(bx,by,cx,cy,vbx,vby,vpx,vpy,theta2,theta3,l2,sr,omiga3) a_RRP.m function [acx,acy,ar,alpha2]=a_RRP(bx,by,cx,cy,px,py,abx,aby,apx,apy,theta3,vr,omiga2,omiga3,alpha3) 函数中的符号说明 1 1 ∠BCP < 90?，∠BC 'P > 90?， m =1 RRP Ⅱ级杆组运动分析

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

飞机客舱布局及设施介绍

第 1 章飞机客舱布局及设施介绍走进现代大型宽体客机得客舱,我们由衷地佩服飞机客舱设计人员所做出得贡献——她们在有限得空间内,尽可能通过柔与得灯光,合适得温度,舒适得座椅,精心设计得行李箱储物柜,操作便捷得厨卫设备,多种多样得娱乐服务设施,以及必备得应急设备,给人们提供了一个安全、方便、舒适得空中旅行环境。而要保持这种良好得运行环境,则就是机务维修人员得职责所在。在本章,我们将对飞机客舱部分得结构、各类飞机得布局,作一个介绍。并按相关得ATA章节号,介绍飞机客舱内涉及到得一些重要系统。 1.1.机身客舱部分得结构每一种飞机机型,在设计过程中,可按用途得不同,设计成为客机、客货混合型与货机。其内部得结构与布局将会有较大差别。本教材主要讨论客机得客舱结构。飞机得客舱,就是容纳乘客,并为乘客提供必要生活服务得区域。现代喷气客机得机身较大,客舱内采用了越来越高得舒适表准。一般而言,民用客机得客舱前起前客舱隔墙,后至后密封舱壁。在它得前方,前客舱隔墙与天线罩舱壁之间为驾驶舱。后密封舱壁得后面就是非增压得区域(参瞧:图1－1－1:“飞机后部得密封舱壁”)。现代喷气客机得机身横截面形状大多为圆形,或接近圆形。这就是因为圆形横截面机身得结构重量轻,工艺好,强度大。而且由于机身直径大(5、1米—6、6米),从内部安排来说,采用圆形横截面已经能充分保证客舱得宽敞性,座位得安排能力与通融性,同时也能较好地保证货舱有足够得高度与宽度,安置集装箱与货盘,使整个机身内部容积得到有效利用。飞机设计人员正试图设计出更多机身横截面形状不同得飞机,以容纳更多得旅客。如扁圆形横截面、8字型横截面、横8字形横截面、竖椭圆形横截面等。A380采用了竖椭圆横截面得设计方案,以便将机身客舱段分成上下三层。(参瞧:图1－1－2:“各种形状得机身横截面设计”) 现代喷气客机得机身内部一般分为两层,上层为客舱,下层为货舱与行李舱。有些机型也将厨房设在下层。目前得巨型客机(VLA),如波音747与A380,结构则更复杂一些。波音747有一个非常显著得外形特征:它得机身前部高高隆起。在波音747得这段机身前段,内部分为上中下三层:最上面一层为驾驶舱与头等舱;中层为主客舱;下层就是货舱。之所以采用这样得结构,就是因为在设计之初,波音747就是用于投标大型军用运输机得。其货机版考虑到方便装运货物与保证驾驶员得视野范围等问题,从而设计将飞机前部隆起,以便安置驾驶舱。投标失败后,波音公司致力于将其更改为大型民用机,其后设计推出得波音747客机版,保留了这一设计特征,并在其后得几十年时间内,成为罕见得有上中下三层舱得民用客机,直到新一代巨型客机A380问世。A380整个机身长度皆分为三层:上客舱、主客舱与货舱。可提供更多得座位空间。现代客机机身段就是由隔框、大梁、长桁、蒙皮、加强框等结构围成得,即所谓得半硬壳式结构。(参瞧图1－1－3:“典型得飞机机身结构”) 在此基本结构上,还开有舷窗与舱门。对于发动机挂在大翼下方得飞机,其客舱舱门

四连杆机构运动分析

游梁式抽油机是以游梁支点和曲柄轴中心的连线做固定杆，以曲柄，连杆和游梁后臂为三个活动杆所构成的四连结构。 1.1四连杆机构运动分析：图1 复数矢量法：为了对机构进行运动分析，先建立坐标系，并将各构件表示为杆矢量。结构封闭矢量方程式的复数矢量形式： 3121234i i i l e l e l e l ???+=+ (1) 应用欧拉公式cos sin i e i θθθ=+将(1)的实部、虚部分离，得 1122433112233cos cos cos sin sin sin l l l l l l l ??????+=+? ?+=? (2) 由此方程组可求得两个未知方位角23,??。当要求解3?时，应将2?消去可得 2222234134313311412cos 2cos()2cos l l l l l l l l l l ????=++---- (3) 解得 3tan(/2)(/()B A C ?=- (4) 33 233 sin arctan cos B l A l ???+=+ (5) 其中：411 11 2222 32 3 cos sin 2A l l B l A B l l C l ??=-=-++-= (4)式中负号对应的四连杆机构的图形如图2所示，在求得3?之后，可利用(5)求得2?。

图2 由于初始状态1?有个初始角度，定义为01?，因此，我们可以得到关于011t ??ω=+， ω是曲柄的角速度。而通过图形3分析，我们得到OA 的角度0312 π θ??=- -。因此悬点E 的位移公式为||s OA θ=?，速度||ds d v OA dt dt θ = =，加速度2222||dv d s d a OA dt dt dt θ===。图3 已知附录4给出四连杆各段尺寸，前臂AO=4315mm ，后臂BO=2495mm ，连杆BD=3675mm ，曲柄半径O ’D=R=950mm ，根据已知条件我们推出''||||||||OO O D OB BD +>+违背了抽油系统的四连结构基本原则。为了合理解释光杆悬点的运动规律，我们对四连结构进行简化，可采用简谐运动、曲柄滑块结构进行研究。 1.2 简化为简谐运动时的悬点运动规律一般我们认为曲柄半径|O ’D|比连杆长度|BD|和游梁后臂|OA|小很多，以至于它与|BD|、|OA|的比值可以忽略。此时，游梁和连杆的连接点B 的运动可以看为简谐运动，即认为B 点的运动规律和D 点做圆周运动时在垂直中心线上的投影的运动规律相同。则B 点经过时间t 时的位移B s 为

平面连杆机构的运动分析

平面连杆机构的运动分析以典型平面连杆机构（牛头刨床机构）为研究对象，首先进行机构的运动分析，并列出相应方程，然后采用计算机C语言编程的方法，计算出机构中选定点的位移、速度，并绘出相关数据图像。标签：连杆机构；位移；速度；计算机编程 TB 1 前言平面连杆机构是现代机械中应用的最为广泛的一种典型机构。平面连杆机构的典型应用包括牛头刨床机构、缝纫机、颚式破碎机等。在研究平面连杆机构的过程中对机构上某个特定点的研究是必不可少的。然而在传统的研究方法中，手工计算不仅计算量大，而且极易出错。随着计算机技术的广泛普及，计算机逐渐成为分析研究典型机械结构的有力工具。因此本文力求通过C语言编程技术来对牛头刨床机构来进行简单运动分析。 2 牛头刨床机构运动分析图1所示的为一牛头刨床。假设已知各构件的尺寸如表1所示，原动件1以匀角速度ω1=1rad/s沿着逆时针方向回转，试求各从动件的角位移、角速度和角加速度以及刨头C点的位移、速度的变化情况。角速度变化较为平缓，保证刨头慢速、稳定工作；在220°～340°之间为回程阶段，角速度变化较快，以提高效率；4杆有4个角速度为0点，即4杆的速度方向改变了四次。 C点的位移、速度分析：在0°～200°范围内，C点位移曲线斜率的绝对值变化较小，说明此时C点速度及加速度的变化量不大，且保持在较小值。200°～260°范围内C点的速度变化量明显增大，由速度图像可以推知加速度在220°左右达到最大值后快速减小，并使其速度在260°左右达到最大，而后加速度反向缓慢增大，速度持续减小到零以后又开始反向增大。 ①工作行程为θ1：0°～220°，回程为θ1：220°～340 °；工作行程角度大于回程角度，工作效率较高； ②工作行程阶段，刨头C点位移的变化较为平稳，速度可以近似看为匀速，

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。

波音飞机外形结构说明

B737飞机外部结构说明 ——观察机头整流罩是否整流罩完好无损，如整流罩头有黑点，表明可能被雷击或静电积累击过。需走近仔细观察，如发现击穿，应要求机务换整流罩；如不能确定，也可让机务搬观察梯近距离检查。 ——前轮舱整体外观前电子设备舱：内有气象雷达天线。放电造成整流罩上的烧蚀雷达罩导电条：6条，缺失超过1条不放行

——支柱、撑杆是否有裂纹，是否断裂。 ——起落架作动筒、前轮转弯作动筒是否漏液压油（特别是冬天在北方机场过站、长时间停放时，由于橡胶低温易硬化特性，易造成密封圈硬化导致液压油渗漏）。若出现渗漏，应查MEL。易渗油

。刹车片是否安装好，是否两块磨损一致（若一多一少，则在起飞收起落架刹前轮过程中，会造成机头较大震动；同时造成两前轮磨损不一致，地面滑行时飞机可能会向一侧侧滑）。铆钉是否露出刹车片，若露出，应更换。前轮舱观察孔玻璃是否清洁（300型）起落架放好标致线（两箭头对齐即放好）

前轮转弯旁通插销：地面推飞机时，插上此销，旁通液压A系统，不再给转弯作动筒加压，令推车能自由转动前轮。拖把转弯角度限制线（推飞机时）：最大78°。滑行灯导线

空地传感器 —NG型：每个起落架都有轮胎 1、是否磨损见线（基地见线一层以上，外站见线二层以上建议换胎，轮胎总共有12-13层） 2、是否被钉子扎伤： ①、钉子扎入其中，可见一个白色亮点。若不能确定是否石子、尘埃等还是钉子，可用手或脚轻轻刮几下，若刮不掉，则可能是钉子需进一步仔细确认并请机务检查。 ②、若见到一个孔，而不见刺入物，可用牙签或木棍等探测一下孔深；若感觉较深，也需让机务进一步检查确认。

曲柄连杆机构运动分析

曲柄连杆机构运动分析四缸发动机曲轴、连杆和活塞的运动是较复杂的机械运动。曲轴做旋转运动，连杆做平动，活塞是直线往复运动。在用Pro/Engineer做曲轴、连杆和活塞的运动分析的步骤如下所示[20]: （1）设置曲轴、连杆和活塞的连接。为使机构能够按照预定的方式运动，须分别在曲轴与机体之间、连杆与曲轴之间、活塞与连杆之间添加销钉。在活塞与机体之间添加滑动杆连接。（2）定义伺服电动机。利用伺服电动机驱动曲轴转动。（3）建立运动分析。（4）干涉检验与视频制作。（5）获取分析结果。 7.1 活塞及连杆的装配 7.1.1 组件装配的分析与思路活塞组件主要包括活塞、活塞销和活塞销卡环，连杆由连杆体和连杆盖两部分组成，将活塞组与连杆组分别组装，工作时用螺栓和螺母将连杆体、连杆盖和曲轴装配在一起，用活塞销将连杆小头和活塞装配在一起[21]。 7.1.2 活塞组件装配步骤 1、向组件中添加活塞新建组件文件，运用【添加元件】，将活塞在缺省位置，完成装配。 2、向组件中添加活塞销卡环（1）在“约束类型”中选择“对齐”选项，将卡环中心轴与活塞销孔中心轴对齐；（2）选择“匹配”选项，将卡环外圆曲面与卡环槽曲面相匹配，完成两个活塞销卡环的装配。 3、向组件中添加活塞销（1）选择“对齐”选项，将活塞销中心轴与活塞销座孔的中心轴对齐；（2）选择“匹配”选项，将活塞销端面与卡环端面相匹配，完成活塞销的装配。装配结果如图7.1所示：

图7-1 活塞组装配结果 Figure7-1Piston assembly results 7.1.3 连杆组件的装配步骤 1、向组件中添加连杆体新建组件文件，运用【添加元件】，将连杆体添加在“缺省”位置，完成连杆体的装配。 2、向组件中添加连杆衬套（1）选择“插入”选项，将连杆衬套的外侧圆柱面与连杆小头孔内侧圆柱面以插入的方式相配合。（2）选择“对齐”选项，将连杆衬套的中心轴和连杆小头孔的中心轴对齐，完成连杆衬套的装配。 3、向组件中添加连杆轴瓦（1）选择“对齐”选项，“偏移”为“重合”，并选择相重合的平面，然后【反向】。（2）选择“约束类型”为“插入”，选取轴瓦的外侧圆柱面和连杆体的大端孔内侧圆柱面，使这两个曲面以插入的方式相配合。（3）选择“匹配”，“偏移”类型为“重合”，使轴瓦凸起和凹槽的两侧面对应重合，完成连杆轴瓦的配合。（4）同样的方法完成另一块连杆轴瓦的装配。 4、向组件中添加连杆盖（1）选择“约束类型”为“匹配”，“偏移”类型为“重合”，并选取相应的面。（2）分别选取连杆盖和连杆体的孔内侧圆柱面，使其以“插入”方式相配合，完成连杆盖的添加。 5、向组件中添加连杆螺栓（1）选取螺栓的外侧圆柱面和孔的内侧圆柱面，使其以“插入”的方式相配合。（2）选择“匹配”选项，并选择相应的面，使其“重合”，完成连杆螺栓的装配。（3）添加螺母和垫片，同样的方法完成另一个连杆螺栓的装配。连杆组件的装配结果如图7.2所示：

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：

飞机舱门

波音Boeing空客AirBus舱门尺寸波音（BOEING）系列常见机型（B737/B757// B767/ B777/ B747/ B747-F） B737机型信息 B737系列机型舱门尺寸(宽*高)CM：前舱：86*122；后舱: 89*122 ; 备注：B737系列机型属于窄体机，无散舱，不接托盘货,货物单件毛重不能超过80KGS 货舱总容积(M3)：30-40CBM 货物业务载量：2-3 TONS B757机型信息 B737系列机型舱门尺寸(宽*高)CM：前舱：108*140；后舱: 112*140; 散舱: 81*122 备注：B757系列机型限制不接托盘货。货舱总容积(M3)：50-68CBM 货物载量：5－7TONS B767机型信息(KQ) B767系列机型舱门尺寸(宽*高)CM：前舱：340*170；后舱: 178*170; 散舱: 96*110 备注：板尺寸：314*2.44 ；货物高度要控制在1.6M。货舱总容积(M3)：100-110CBM

货物载量：15TONS B747机型信息(JI/AF/CA3208/NW) B747系列分为：B747-200/ B747-300/ B747-400(F) B747系列机型舱门尺寸(宽*高)CM：主舱：304*340 ；前舱：168*264；后舱: 168*264 ; 散舱: 112*119 乘客座位数：B747-200 350个；B747-300 416个; B747-400 500个货舱总容积(M3)：B747-200 170 M3 ；B747-300 175M3；B747-400 120 M3 货物载量：B747-200 60 TONS ；B747-400 120 TONS 航班可以装的板箱数量： B747-200：7板(块) / 9箱(个) B747-300：15板(块) / 2箱(个) B747-400：7板(块) / 16箱(个) 板箱尺寸(长*宽)： P6P板：244*318(CM) P1P板：224*318(CM) DPE箱：143*106(CM)限重600KG (KQ) AKE/AVE箱：155*147CM (MH/CZ) （B波音系列尺寸为：155*163(CM)）相关说明:

典型机构运动学

技术测量及运动学、力学分析能力训练典型机构的运动学分析年级：班级：学号：姓名：

对心曲柄滑块机构的运动学分析一、已知参数：在图1所示的曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸分别L1=80mm,L2=120mm,ω=66rad/s, 试确定连杆2和滑块3的位移、速度和加速度，并绘制出运动线图。图1 曲柄滑块机构二、机构的工作机理 1、机构自由度计算 F=3n-2p l -p h =3x3-2x4-0=1 2、机构的拆分及级别该机构由一个Ι机构和一个ΙΙ 机构组成三、数学模型的建立： 1、位置分析由图1可以得到偏置曲柄滑块机构的向量模型，如图2所示，从而可得该机构的闭环位移矢量方程：图2 对心曲柄滑块机构向量模型 C S l l =+21 将该闭环位移矢量方程向X 轴和Y 轴进行分解，可得该矢量方程的解析式： s i n s i n c o s c o s 22112211=+=+θθθθl l S l l C (1)

由式（1）得： 2211cos cos θθl l S C += ； ??? ? ??-=2112sin arcsin l l θθ ........... （2） 2、速度分析：对（1）式两边求时间的一阶导数，可得机构的速度运动学方程： C v l l l l =--=+222111222111sin sin 0cos cos θωθωθωθω (3) 为了便于编写程序，将（3）式改写成矩阵形式： ??? ???-=????????????-11 11122222cos sin . 0 cos 1 sin θθωωθθl l v l l C (4) 3、加速度分析：对（3）式两边求时间的一阶导数，可得机构的加速度运动学方程（矩阵形式）： ? ?????--=????????????+????????????-11 11111222222222222sin cos 0 sin 0 cos 0 cos 1 sin θωθωωωθωθωαθθl l v l l a l l C C (5) 四、程序设计 1、主程序 %输入已经知道的数据 clear; l1=88; l2=102; e=0; hd=pi/180; du=180/pi; omega1=77; alpha1=0; %调用子函数 for n1=1:361 theta1(n1)=(n1-1)*hd; [theta2(n1),s3(n1),omega2(n1),v3(n1),alpha2(n1),a3(n1)]=slider_crank(theta1(n1),omega1,alpha1,l1,l2,e); end %绘制位移图 figure(1); n1=1:361; subplot(2,2,1); [AX,H1,H2]=plotyy(theta1*du,theta2*du,theta1*du,s3); set(get(AX(1),'ylabel'),'String','连杆角位移/\circ')

汽车曲柄连杆机构设计

摘要本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果。其次分别对活塞组、连杆组以及曲轴进行详细的结构设计，并进行了结构强度和刚度的校核。再次，应用三维CAD软件：Pro/Engineer建立了曲柄连杆机构各零部件的几何模型，在此工作的基础上，利用Pro/E软件的装配功能，将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件、连杆组件和曲轴组件，然后利用Pro/E软件的机构分析模块(Pro/Mechanism)，建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型，进行运动学分析和动力学分析模拟，研究了在不考虑外力作用并使曲轴保持匀速转动的情况下，活塞和连杆的运动规律以及曲柄连杆机构的运动包络。仿真结果的分析表明，仿真结果与发动机的实际工作状况基本一致，文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种新思路。关键词：发动机；曲柄连杆机构；受力分析；仿真建模；运动分析；Pro/E

ABSTRACT This article refers to by the Jeeta EA113 gasoline engine’s related parameter achievement, it has carried on the structural design compution for main parts of the crank link mechanism in the gasoline engine with four cylinders, and has carried on theoretical analysis and simulation analysis in computer in kinematics and dynamics for the crank link mechanism. First, motion laws and stress in movement about the crank link mechanism are analyzed in detail and the precise analysis results are obtained. Next separately to the piston group, the linkage as well as the crank carries on the detailed structural design, and has carried on the structural strength and the rigidity examination. Once more, applys three-dimensional CAD software Pro/Engineer establishing the geometry models of all kinds of parts in the crank link mechanism, then useing the Pro/E software assembling function assembles the components of crank link into the piston module, the connecting rod module and the crank module, then using Pro/E software mechanism analysis module (Pro/Mechanism), establishes the multi-rigid dynamics model of the crank link, and carries on the kinematics analysis and the dynamics analysis simulation, and it studies the piston and the connecting rod movement rule as well as crank link motion gear movement envelopment. The analysis of simulation results shows that those simulation results are meet to true working state of engine. It also shows that the simulation method introduced here can offer a new efficient and convenient way for the mechanism choosing and optimized design of crank-connecting rod mechanism in engine. Key words: Engine；Crankshaft-Connecting Rod Mechanism；Analysis of Force； Modeling of Simulation；Movement Analysis；Pro/E