基于EXCEL的插齿机主传动双曲柄滑块机构运动仿真

基于EXCEL的插齿机主传动双曲柄滑块机构运动仿真
作者：苗君明
来源：《价值工程》2012年第33期
摘要：插齿机的主传动为双曲柄滑块机构，其工作行程是通过调整曲柄的长度来实现。

曲柄长度的改变，可能造成机构的性能下降。

为了保证插齿机的性能，他利用Excel的VBA 功能对其进行运动仿真，为生产实践提供理论依据。

工程实例表明该方法能够及时地反映插齿机的运动性能。

Abstract： The main drive of gear slotting machine is the double crank slider mechanism. Its working stroke is realized by adjusting the length of the crank. The change crank length may cause performance degradation mechanism. In order to ensure the slotting machine performance， he uses the Excel VBA function to carry on the movement simulation， and provides the theoretical basis for production practice. The engineering example shows that this method can timely reflect movement performance of the slotting machine.
关键词：插齿机；双曲柄滑块机构；VBA
Key words： gear slotting machine；double crank slider mechanism；VBA
中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）33-0203-02
0 引言
平面连杆机构在工程实际中的应用非常广泛，它不仅结构简单、制造容易、工作可靠，还可以承受很大的载荷，能实现多种运动规律和运动轨迹。

双曲柄滑块机构通常改变曲柄的长度，实现对滑块行程的调节，但其运动性能也发生改变。

为了更方便的掌握滑块的运动特性，本文运用Excel中VBA功能对插齿的主传动双曲柄滑块机构进行仿真编程，及时掌握滑块的运动性能，为生产实践提供参考。

1 插齿机主传动双曲柄滑块机构运动分析
插齿机主传动双曲柄滑块机构可以看作是一个双曲柄滑块机构ABCD和曲柄滑块机构DEF串联而成，如图1所示。

常用的双曲柄滑块机构有对心双曲柄滑块机构和偏置双曲柄滑块机构。

对心双曲柄滑块机构是指滑块的移动轨道与双曲柄固定的回转中心连线重合（e=0）。

偏置双曲柄滑块机构是指滑块的移动轨道与双曲柄固定的回转中心连线平行（e≠0）。

图中各杆的长度分别为l1、l2，l3，l4，l6，偏心距为e，滑块行程为H。

对双曲柄机构ABCD和曲柄
滑块机构DEF应用封闭矢量多边形投影法得滑块位移。

由文献[1]得到双曲柄机构ABCDEF中DF的转角和速度。

θ根据上述公式及已知条件，利用EXCEL软件VBA功能，对滑块不同行程的情况进行仿真，步骤如下：
①在EXCEL中新建一张空白工作表，在A1到A10栏依次输入机构参数和杆AB长度、杆BC长度、杆CD长度、杆DE长度、杆EF长度、偏心距、安装角度、杆AB角速度，在
B2到B10依次输入机构参数，如图2所示。

②在C1到J1栏依次输入计算参数A、计算参数B、计算参数C、杆AB转角、杆EF转角、杆EF角速度、滑块速度和滑块位移，如表1所示。

③单击工具栏【工具】→【宏】→【Visual Basic】，调用VBA进行编写程序。

流程图如图2所示。

④修改杆DF的长度，当DF=74.9mm时，滑块的行程为148mm，位移和速度曲线如图3；当DF=109.5mm时，滑块的行程为219mm，位移和速度曲线如图4所示；当
DF=182.41mm时，滑块的行程为365mm，位移和速度曲线如图5。

从图3-图5可以看出，当调节曲柄DF的长度时，利用Excel的VBA功能能够准确地仿真滑块运动的性质，滑块在工作行程内运动平稳，并且急回特性明显。

3 结论
根据工作需求调整滑块的工作行程，即通过调整曲柄DF杆的长度来实现，利用Excel的VBA功能能够检验双曲柄滑块机构是否满足工作要求。

运用Excel的VBA功能，方法简单，运算速度快，仿真效果好，完全能够满足工程设计和检验的要求，因此Excel可以作为工程技术人员和科研人员对机构进行仿真的可靠工具。

参考文献：
[1]孙恒，陈作模.机械原理[M].7版.北京：高等教育出版社，2006.
[2]程常现，张晓玲.一回转平台印刷机滚筒版台主传动机构的优化设计[J].机械设计与研究，2004，20（2）：80-82.
[3]基于MATLAB和Pro/ENGINEER优化设计实例解析[M].
机械工业出版社，2007.
[4]郭仁生.机械工程设计分析和matlab应用[M].机械工业出版社，2012.
[5]陈江义，刘竹丽，袁峰.双曲柄滑块机构设计的一种简便方法[J].机械与液压，2009，37（8）：49-51.。