基于SolidWorksMotion的空间摆动机构的运动分析

0 引言

    六杆全转动副空间摆动机构的功能是将输入件的匀速转动转化为输出件的角度摆动。为了合理的设计和应用该机构，必须了解该机构的运动规律。用传统的方法求解该机构中各个构件的运动规律是一项极其繁琐的任务，甚至是无法实现的。与无缝集成的Motion是一个快速高效的虚拟仿真工具，可以对复杂机构进行运动学和动力学仿真分析，得到各构件的运动规律，包括位移、速度、加速度和作用力及反作用力等，为我们在不制造物理样机的前提下对该机构进行运动学分析提供了可能。

1 六杆全转动副空间摆动机构

    1.1 三维模型的建立

    在中，所有构件被看作为理想刚体，这也意味着在仿真过程中，构件内部和构件之间都不会出现变形。这些构件间的约束自动映射为中的机构约束。图1是实际建模的一种空间角度摆动机构，其中各个构件的尺寸和相互之间的连接装配关系都已经确定，该机构的关键尺寸如表1所示。该机构由6个杆件组成，其中4为原动件，5为输出件，实现要求的空间角度摆动。

    图1 六杆全转动副空间摆动机构及机构运动简图

    1.2 工作原理

    如图1所示，设输入件4做角速度为10r/min的匀速转动，由其带动构件3做复杂空间运动，再由构件2将构件3的空间运动转化为周期性的摆动，输出件5将构件2的微幅摆动放大实现了最终要求的空间往复摆动。

    在运动分析开始的时候机构整体应处在一个特殊的位置，以便于我们观察分析最后所得到的构件的运动规律。为此我们在执行构件5的上视基准面和机架6的侧面之间添加一个平行约束，并且在配合属性管理器的“选项”一栏中勾选“只用于定位”复选框，使构件5在运动开始时处于中间位置，且可以左右摆动。 

2 利用进行运动仿真

    2.1 设置仿真条件

    激活插件，定义构件4为旋转马达，以10r/min作等速转动。算例类型设置为基本运动，设置算倒模拟时间为12s。以便观察装配体运动，确保正确的运动关系。

    2.2 求解输出件的运动规律

    将算例类型设为Motion分析，在MotionManager中将仿真标记归零，单击计算按钮进行计算仿真。计算完成后，首先来求解输出件的角位移随时间变化的曲线。在结果对话框中设置各个选项如图2所示。在选取点的时候应选择位于同一平面内的点，且点的选择必须按一定的顺序才能获得理想的曲线。单击确定可得到如图3所示输出件的角位移曲线。输出件的其他运动学规律可仿照上述方法获得，如图4、图5所示。