基于PRO／E的曲柄连杆机构的建模与仿真研究

０ 引言
曲柄 连 杆机 构 是 自动 化设 备 中常用 机 构之 一 ，
它 可实 现 旋转 运 动 与直 线往 复 运动 问 的相 互 转化 。 本 文 对 曲柄 连 杆 机 构 进 行 建 模 、动 力 学 、仿 真 和
轴 转 角 为 ３ ７ 时 ， 曲 轴 上 出现 次 大 等 效 应 力 为 ７。 ９． ａ ２４ ＭＰ ，位 置 在 第 １拐 前 侧 曲 柄 臂 与 连 杆 颈 相 连 的 圆 弧 倒 角 处 ，最 大变 形 值 为 ０９ ６ ． ｍｍ，等 效 ９ 应 力分 布 云 图如 图 ２所 示 。在 其 他 位 置 时 的 应 力
务ｌ 匐 似
基于Ｐ ＯＥ 曲柄连杆机构 的建模 与仿真研 究 Ｒ ／的
Ｍ ｏｄｅｌｎｇ ａｎｄ ｓ ｍ ｕｌ ｉ ｈｅ ｃｒ ｉ ｉ ａｔｏｎ ｏｆｔ ａｎｋ－ ｃｏｎｎ ｅｃｔｎｇ ｒ ｅｃｈ ｉ ｏｄ ｍ ａｎｉ ｍ ｓ ｂａｓ ｅｄ ｏｎ ＰＲＯ／ Ｅ
柄 销 直径 ８ ｍｍ；主轴 颈 直径 ９ ｒｍ； 曲柄 的厚 度 ０ ０ ａ ４ ｍｍ；曲柄 宽度 １４ ８ ４ ｍｍ。
图 １ 曲轴 ３７ ７ 。位 置 等 效 应 力云 图 １
在 静 强 度 计 算 中 ，曲 轴材 料 无论 是 采 用 原 来
的 ４ Ｃ Ｍｏ ２ ｒ Ａ，还 是 采 用 ￥ ４ Ｙ钢 ， 对 静 强 度 计 ４Ｓ
算 结 果都 没 有 明显 影 响 。在选 定 的 ４ ｏ种计 算 工 况 中 ，随 着 曲轴 转 角 的 变化 ，最 大 等 效 应 力 的 位 置 也 会 发 生 改变 ，将 出现 在 不 同 的 曲 拐处 出现 在 主 轴 颈 圆 弧 倒 角 处 ， 有 的工 况 出现 在 连 杆 颈 圆弧 倒 角处 。在 一 个 完 整 的工 作 循 环 中 ， 曲轴 转 角 为 １。 ， 曲轴 上 出 现 ７时
装 配分 析 ， 结果 可推 广应 用 到压缩 机 、 内燃 机 和 其 发 动 机 等 类 似 问 题 的研 究 。该设 计 为 曲柄 连 杆 机 构 设 计 和 减 小 发 动机 振 动 等研 究 提 供 了重 要 的 理
论依 据 。
１ 曲轴 的设计
曲轴 接 受 活 塞 压 缩 机 中 电动 机 输 入 的扭 矩 动
的 最 大 等 效 应 力 为 １５ ａ ０ ＭＰ ，位 置 在 第 ６拐 后 侧
曲柄 臂 与 主 轴 颈 相 连 的 圆 弧 倒 角处 ，最 大 变 形 值 为 ０１９ ｍ，等 效 应 力 分 布 云 图如 图 １所 示 ；曲 ． ｒ ７ａ
收稿日期：２ １－ ８ ９ ０ １ ０ －２ 图２ 曲轴３７ ７ 。位置等效 应力云 图２
作者简介：杨 林建 （９４一），男，Ｉ）ｌ １７ ￣ｉ ｔ 射洪人 ，副教授 ，研究生 ，研究方向为机电一体化 和数控技 术。 ［６ 第３ 卷 ７１ ４ 第３ 期 ２１— （ ） ０ ２ ３下
力 ， 工作 中承受 周期 性 的复 杂交变 载 荷 。曲轴 的 在 伸 臂 端 有 ｈｌ ０的 锥 度 ， 有 带 风 扇 的连 轴 节 与 电 装 动机相连 ， 曲轴 的 另一 端 有 插 入油 泵 齿 轮 轴 的孔 ，
通 过 孔 端 的 盘 带动 齿 轮 油泵 工作 。主 轴 颈 和 曲 拐 颈 内钻 有 轴 向和 径 向 油 孔 。该 设 计 尺 寸 分 别 为 曲
关键词 ： 活塞压缩机 ；曲柄连 杆机 构 ；建模 ；仿真
中图分类号 ：Ｔ ４ １ Ｋ ０ 文献标识码 ：Ｂ
文章编号 ：１０ － １ ４ ２ １ ） （ ） ０ ６ ４ ９ ０ （ ０ ３下 一０ ７－０ ０ ３ ２
Ｄ ｉ１ ．９ ９ Ｊｉｓ ．０ ９ ０ ．０ ．（ ） ２ ｏ ： ３ ６／ ． ｎ １ ０ － １４ ２ １ ３ 下 ．４ ０ ｓ ３ ２
杨林 建
，
Ｙ ＮＧ Ｌｎｊ ｎ Ａ ｉ－ａ ｉ
（ 四川工程职业技术学院 ，德阳 ６ ８ ０ ） １ ０ ０
摘
要 ：本文根据机械系统动态仿真技术理论 ，介绍一种基于Ｐ ｏ 和Ｓ ｌｗ ｒｓ ｒ ／Ｅ ｏｉ ｏｋ 工程 软件 的曲柄连杆 ｄ 机构动力学仿真分析方法 。运用Ｐ ｏ Ｅ ｒ ／ 对其三维实体建 模及ｍ ｃ ａｉ 模 块对其进行装 配仿真 ｅｈｎ ｍ ｓ 和运动学分析 ， 运用Ｓ ｌｗ ｒｓ ｏｄ ｏｌ软件对曲轴进行应力分析 ， ｉ ＜ 为曲柄连杆机构的选型 、优化设计 提供了一种有效的新思路。具有 一定的工程应用价值 。