基于RecurDyn的摆动导杆机构的运动特性分析

王绍清

(潍坊科技学院机械工程学院，山东潍坊 262700)



基于RecurDyn的摆动导杆机构的运动特性分析

王绍清

(潍坊科技学院机械工程学院，山东潍坊 262700)

汽车空调是汽车舒适性的重要保障之一，汽车空调的功能主要是控制空气流向和分配，其中摆动导杆机构是送风模式控制机构的重要组成部分。建立了摆动导杆机构的三维实体模型，在RecurDyn软件中对摆动导杆机构进行动态分析，得到了机构的位移、速度和加速度等运动参数。分析结果表明：使用RecurDyn软件分析四杆机构运动规律，操作过程简单，仿真结果可信，为机构设计初期方案的筛选和优化提供了理论支持。

RecurDyn；摆动导杆机构；运动特性分析

0 引言

摆动导杆机构[1-3]是汽车送风模式控制机构的重要组成部分。其中图解法[4-5]和解析法[6-7]是摆动导杆机构常用的运动分析方法，但只能对构件上特定点的位移、速度和加速度进行分析。RecurDyn[8-10]是由韩国FunctionBay公司开发出的新一代多体系统动力学仿真软件。它采用相对坐标系运动方程理论和完全递归算法，使RecurDyn具有飞驰般的求解速度，非常适合于求解大规模的多体系统动力学问题;完全的基于Windows开发的软件，操作界面友好;求解稳定，结果令人信服。

建立了摆动导杆机构的三维模型，利用RecurDyn软件对摆动导杆机构进行了运动仿真，得到了该机构的位移、速度和加速度等运动参数，为设计提供有价值的理论依据。

1 工作原理

已知AB=100mm，AC=350mm，曲柄AB为原动件，以n=50r/min匀速转动，初始位置为水平位置。导杆BC为从动件，通过滑块B将曲柄AB的连续转动变为导杆BC的往复摆动。如图1所示。

图1 摆动导杆机构工作原理

2 仿真分析模型的建立

运动仿真模型是进行运动特性分析的数学模型，它为计算提供所有原始数据。模型的形式直接影响计算精度、计算时间、所需内存大小及计算过程能否完成。在UG中按设计图纸尺寸对摆动导杆机构进行了简化的三维建模，利用UG与RecurDyn软件的接口将所建立的摆动导杆机构导入RecurDyn软件中，在“joint”选项卡中创建曲柄和机架之间的转动副、曲柄和滑块之间的转动副、导杆和机架之间的转动副，定义滑块和导杆之间的移动副。在运动副中的“属性”对话框中选中“joint”选项卡，单击“motion”按钮设置驱动，设置转速为5.23rad/s,如图2所示。

图2 摆动导杆机构的三维模型

3 仿真分析

利用RecurDyn软件中的工具箱仿真工具，设置仿真终止时间和仿真工作步长之后，对摆动导杆机构进行仿真计算，得到的结果如图3—10所示。

图3—5为导杆质心的运动规律曲线。当曲柄以n=50r/min的转速运动时，由运动规律曲线图可以得到任意时刻导杆质心的位移、速度和加速度的值。

图3 导杆质心位移和时间关系图

图4 导杆质心速度和时间关系图

图5 导杆质心加速度和时间关系图

图6—8为滑块沿导杆的运动规律曲线图，图9—10为导杆的角速度和角加速度运动规律曲线图。当曲柄以n=50r/min的转速运动时，由运动规律曲线图可以得到任意时刻滑块沿导杆的位移、速度和加速度的值以及导杆的角速度和角加速度的值。输出的仿真图形直观地揭示出了摆动导杆机构的运动规律。

图6 滑块沿导杆的位移和时间关系图

图7 滑块沿导杆的速度和时间关系图

图8 滑块沿导杆的加速度和时间关系图

图9 导杆角速度和时间关系图

图10 导杆角加速度和时间关系图

4 总结

建立了摆动导杆机构的三维实体模型，利用RecurDyn软件对摆动导杆机构进行动态分析，得到了该机构的位移、速度和加速度运动规律曲线。结果表明：虚拟样机技术可靠、直观、可靠，避免了图解法反复绘图和精度不高的问题，有效避

免了解析法推导和论证过程的繁琐，可以帮助设计人员降低设计的费用，提高设计的效率。

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KinematicAnalysisofCrankShaperMechanismBasedonRecurDyn

WANGShaoqing

(SchoolofMechanicalEngineering,WeifangUniversityofScienceandTechnology，WeifangShandong262700,China)

Automotiveairconditioningisoneoftheimportantguaranteeforthecomfortpropertyofcar.Themainfunctionofautomotiveairconditioningisthecontrolofflowanddistributionofair.Crankshapermechanismisanimportantpartofblowingmodecontrolmechanism.Thethree-dimensionalsolidmodelwasestablished.ThedynamicanalysistothecrankshapermechanismwasperformedinRecurDynsoftware.Thedisplacement,velocityandaccelerationofthemechanismwereobtained.Theresultsshowthatanalyzingmovementoffour-barmechanismissimpleandcrediblebyRecurDynsoftware.Itprovidessupportfortheschemeselectionanddesignoptimizationininitialdesignprocess.

RecurDyn;Crankshapermechanism;Kinematiccharacteristicanalysis

2015-11-06

王绍清(1985—)，男，硕士，助教，主要研究方向是机械结构分析与优化。E-mail:wangshaoqing369@163.com。

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