基于MATLAB的四桿／六桿顎式破碎機動態仿真

向小健，許爾威，劉浩宇

（東北大學 機械工程與自動化學院，遼寧 沈陽 110004）

0 引言

傳統的顎式破碎機設計不僅周期長，且精度較低，特別是難以進行方案優化設計和比較。隨著計算機技術的發展，在研究機械系統的運動規律時，借助計算機仿真技術可以大大縮短機構的設計周期，顯著提高計算精度，并且還可以實現機構可視化，因此，本文利用Simulink求解機構運動約束方程，通過微積分獲得最終的速度（或加速度），從而確定顎式破碎中四桿／六桿兩種機構運動的位置（或速度）。

1 基于Simulink的運動學仿真

1.1 四桿／六桿破碎機機構方案簡圖

圖1和圖2分別為四桿／六桿顎式破碎機機構方案簡圖，其中數字代表機構各桿件標號，字母代表鉸鏈點。

圖1 四桿鉸鏈式顎式破碎機方案簡圖

四桿破碎機各參數如下：其曲柄2的轉速為170 r／min，lO1A＝0.04 m，lAB＝1.11 m，l1＝0.95 m，h1＝2 m，lO3B＝1.96 m，D為破碎阻力作用點，阻力始終垂直于顎板O3B，且lO3D＝0.6 m，阻力與曲柄2的角位移呈正比，當顎板4分別在左、右極限位置時，阻力分別為最大85 000 N和最小0 N。各桿的質量、轉動慣量如下：m3＝200 kg，J3＝9 kg·m2，m4＝900 kg，J4＝50 kg·m2。曲柄2的質心在O1處，3，4構件質心在各構件的中心。

圖2 六桿鉸鏈式顎式破碎機方案簡圖

六桿破碎機各參數如下：其曲柄2的轉速為170 r／min，lO1A＝0.1 m，lAB＝1.250 m，lO3B＝1 m，lBC＝1.15 m，lO5C＝1.96 m，l1＝1 m，l2＝0.94 m，h1＝0.85 m，h2＝1 m。各構件質量和轉動慣量分別為：m3＝500 kg，J3＝25.5 kg·m2，m4＝200 kg，J4＝9 kg·m2，m5＝200 kg，J5＝9 kg·m2，m6＝900 kg，J6＝50 kg·m2。構件2的質心位于O1上，其他構件的質心均在各桿的中心處。D為破碎阻力作用點，lO5D＝0.6 m，破碎阻力的變化規律與四桿鉸鏈式顎式破碎機相同。

1.2 四桿／六桿破碎機數學模型的建立

根據四桿顎式破碎機簡圖繪制出四桿機構的位移矢量圖，如圖3所示，其位移矢量方程如下：