基于Proe的活塞连杆机构的运动学仿真1.docx

北京科技大学
机械动力学大作业
基于Proe的活塞连杆机构的运动学仿真
学院：机械工程学院
班级：机研111
姓名：陈欣欣
学号：s20110826
2012年4月日
基于Proe的活塞连杆机构的运动学仿真
陈欣欣
（北京科技大学机械工程学院北京：100083）
摘要：活塞连杆是机械行业中常见的曲柄滑块机构，应用该机构最典型的实例就是发动机气缸，它可以将燃气能源转换为机械动能。广泛的应用到动力机械的动力源，如汽车、轮船、飞机等。本文主要对活塞连杆机构的运动仿真，进一步分析其运动是否合理、结构是否发生运动干涉等技术信息。
关键字：自由度；碰撞检测；干涉；
Abstract
Thepistonrodisinthemachineryindustrycommoncrankslidermechanism,applicationofthemosttypicalexampleistheenginecylinder,itcanbeagasenergyisconvertedtomechanicalenergy.Widelyappliedtomechanicalpowersource,suchasautomobiles,ships,aircraftandother.Thispaperfocusesonthepistonconnectingrodmechanismmovementsimulation,furtheranalysisofitsmotionisreasonable,whetherthestructuremotioninterferenceandothertechnicalinformation.
1序言
2活塞连杆模型
根据已知数据，在proe中对活塞、基座、输出轴、连杆进行建模，并装配。模型如下图。

图-1活塞连杆机构的装配图
3、机构设置
在对机构进行设置之前，需要对机构进行检测，如果机构是符合设计意图，那么就可以对机构设置动力源和运动环境等模型元素。
机构检测
添加伺服电机
4运动分析
自由度分析
从理论上，一个自由度代表只要确定机构中任意一个活动机构的位置，就可以确定机构中所有其他机构的位置。从数学意义来讲，整个机构只需要一个变量就可以确定下来。从实际应用的观点来看，可以认为一个有一个自由度的机构，只需要一个伺服电动机就能驱动它。
运动仿真
选取连杆元件，对其进行包络分析。如图2所示。

包络分析后在“AnalysisDefinition”选项中，进行全局碰撞检测，这样在仿真中如果发生碰撞冲突时则会响起消息铃声。
分析测量结果
对活塞的孔轴线进行测量，得到活塞轴线位置曲线如图所示。

对销轴进行测量，得到活塞运动的速度和加速度曲线如果所示。

活塞的结构分析
1建立分析模型
分析条件：活塞顶部受到2500K、9Mpa高温气体作用，在复返1千万次运行的疲劳安全系数。活塞为A16061合金铝，抗拉强度为290MPa，屈服强度为240MPa，疲劳强度为95MPa，热传导为167W/m℃。
简化模型并分配材料
简化模型时，不影响分析结构的特征简化掉，尽量不能出现锐角等难以进行网格划分的结构缺陷。否则容易产生分析错误。如果出现不可避免的锐角，可采用倒圆角工具使其圆滑过渡。简化后的模型，尽量结构简单，以减少分析中产生的错误和降低计算分析时间。

图-简化后的模型
定义约束
在孔的内表面添加轴约束，且为对称约束。
创建载荷
在活塞的上表面定义9MPa的载荷。
2结构分析
静态分析
条件：活塞在约束条件下，受到9MPa压力作用是，计算其应力和变形。
得到的应力曲线图和变形曲线如下图所示。

模态分析
变形条纹图

变形曲线

变形线框图

疲劳分析
寿命所需强度为107，正在加载为恒定振幅，振幅类型为“峰值—峰值”，对前一静态分心“analysis1”进行疲劳分析。
寿命条纹图和破坏条纹图如下

安全系数条纹图

和寿命置信条纹图如下
结语