基于Recurdyn的曲柄滑块机构运动特性分析

罗丽

摘要：曲柄滑块机构广泛应用于汽车、压缩机、冲床等主机构中。为了提高曲柄滑块机构的设计效率以及设计精度，本文利用RecurDyn软件建立了曲柄滑块机构的仿真模型，对曲柄滑块机构进行了运动仿真分析，得到了相关运动学曲线，为曲柄滑块机构设计提供了有价值的理论依据。

关键词：曲柄滑块机构；运动仿真；RecurDyn

1 引言

曲柄滑块机构是曲柄摇杆机构的一种演化形式，是由若干个刚性构件用移动副、回转副等低副联接成的一种机构。刚性构件比如曲柄、曲轴、偏心轮等。曲柄滑块机构能够实现不整周或整周的回转运动和往复移动的转换，通常用于将曲柄的回转运动转变成滑块的往复直线运动，或者将滑块的往复直线运动转变成曲柄的回转运动，在生产和生活中有着广泛应用。本文利用矢量法分析了曲柄滑块机构的位置、速度、加速度的数学方程，在RecurDyn软件中建立了曲柄滑块机构仿真模型，得到了滑块各运动参数随曲柄转角变化的规律，对生产生活中曲柄滑块机构的应用具有重要意义。

2 理论分析

对机构进行运动分析，杆件表示的矢量构成的方程为：

1）

将矢量向X轴和Y轴投影：

2）

将式（2）对时间t求导，得到速度关系：

3）

对式3）对时间t求导，将加速度用矩阵形式表示为：

4）

消去时间t即可得到滑块相关参数与曲柄角速度大小的关系。

3 仿真模型的建立与分析

在RecurDyn软件中建立的曲柄滑块机构模型参数如下：曲柄长度R=70.000mm，连杆长度L=550.000mm，曲柄长度影响系数的最大绝对值 CRm=2.000000mm，连杆长度影响系数的最大绝对值 CRm=2.000000，曲柄长度允许的最大偏差 DRm=0.176777，连杆长度允许的最大偏差 DLm=0.707107mm。

在Recurdyn软件中建立的曲柄滑块机构模型如图2所示，对该机构进行运动学仿真，得到了滑块各个运动参数随曲柄转角的变化规律如图3、4和5所示。

结合图3-5滑块运动参数随曲柄转角变化运动学曲线可知，当滑块速度为0时，滑块的加速度值最大，当滑块速度值最大时，其加速度值为0，符合实际情况。

4 总结

本文利用RecurDyn软件建立了曲柄滑块机构的仿真模型，对曲柄滑块机构进行了运动学仿真分析，得到了滑块运动参数随曲柄转角变化的运动学曲线，对该机构的运动特性进行了分析，为曲柄滑块机构的设计提供了参考和理论依据。

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（作者单位：山东交通职业学院）