機構運動學分析在SOLIDWORKS中的實現

張惠陽，劉 鵬，劉甲康

（河南理工大學機械與動力工程學院，河南 焦作 454000）

機構的運動學分析方法主要有圖解法和解析法，需要精確地了解機構在整個運動循環過程中的運動特性時，需要借助計算機并采用解析法。解析法所使用的一般計算機計算求解方法為——復數矢量法和矩陣法。這兩種分析方法分析精度高，但是過程繁瑣，難度較大。

本文利用SOLIDWORKS的motion分析對機構的運動學分析，這種分析方式形象直觀，又克服了解析法數學推導抽象復雜的缺點；還可以進行動力學分析和靜力學分析。

壓床執行機構是一種典型的連桿機構，其運動學分析具有很強的代表性。本文利用SOLIDWORKS的motion分析，得到壓床沖頭的位移、速度、加速度隨運動時間的變化規律，展示了平面機構運動學分析在SOLIDWORKS中的實現過程。

1 壓床執行機構的運動學分析在SOLIDWORKS中的實現

根據已知的壓床執行機構各構件設計數據，在SOLID WORKS零件中做出各構件的三維模型，在SOLIDWORKS裝配體中裝配各構件，并正確設置各構件之間的約束關系，在裝配過程中，各桿件之間均采用銷釘連接。所建立的三維模型如圖1所示。

圖1 壓床執行機構三維模型

打開SOLIDWORKS的motion插件，進入運動算例，開始運動仿真。在“馬達定義”框中設定原動件的轉速為100rpm，最后在結果和圖解中選定沖頭的面，并分別設定沖頭的位移、速度、加速度y軸分量為測量對象，點擊計算便可進行運動仿真，在motion分析框結果中便可以得到沖頭的位移、速度、加速度隨時間變化的規律，如圖2所示。

圖2 沖頭的位移、速度、加速度圖像

其中沖頭的位移極差為150mm，速度變化范圍為［-775，+861］mm/s（正號表示方向向上，反之表示方向向下），加速度變化范圍為［-12941，+6784］mm/s2（正號表示與此時速度方向相同，反之表示與速度方向相反）。所得數據與文獻數據相比較，在允許差別的范圍內，所得數據基本一致。

由上文分析過程可以看出利用SOLIDWORKS對機構的運動學分析，避免了大量的矢量計算，分析效率高，更加直觀簡便。

2 結語

文章分析了壓床執行機構的運動學分析在SOLIDWORKS中的實現過程，運用SOLIDWORKS對壓床執行機構進行建模，然后利用SOLIDWORKS的motion分析得出沖頭的運動特性。該方法比利用MBTLAB減少更多的計算，效率更高，簡便性十分突出。可為其他平面連桿機構運動學分析提供很好的借鑒。