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1、浙江科技学院毕业设计（论文）机构资源库 螺旋连杆机构等模拟仿真王国俊 （机械与汽车工程学院 指导教师：邹凤楼）摘要：制造业是我国国民经济的一个重要支柱，始终是创造社会财富的主要来源，是衡量国家综合国力的重要指标,而制造业的灵魂是设计，机构又是制造和被制造机械的灵魂。本次毕业设计所构建的机构资源库旨在为工程技术人员提供一个甄选创新设计的最优方案的平台。本论文综述了机构设计在现代制造业中的意义和发展前景,还有机构的结构理论,以及连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、组合机构等的设计方法和设计要求，并简述了机构学领域的发展趋势，重点介绍机构资源库构建的先进方法-虚拟实现技术（虚拟样机）；虚拟现实技术(VR)
2、主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等。随着计算机技术的广泛应用，虚拟样机技术就有了实现的平台，SolidWorks就是基于计算机技术开发的一个机械设计软件，本次毕业设计就是通过SolidWorks的建模、装配、动力学仿真、应力分析、动画模拟等模块来完成虚拟样机中的模拟环境技术，完成连杆机构、飞机起落架、齿轮机构等典型机构的设计与优化。关键词：机构；SolidWorks；建模；运动仿真 Abstract:Chinas manufacturing industry is an important economic pillar of the community has always bee
3、n to create the main source of wealth, is a measure of a nations comprehensive national strength are important indicators, and the manufacturing sector is the soul of the design, Manufacturing sector is manufacturing machinery and the soul. The graduation design constructed of institutional resource
4、s to the engineering and technical personnel to provide a selection of the optimal design of innovative programs platform. This paper summarized the design of modern manufacturing in the significance and prospects for development, and the structure theory, and Linkage, gear, cam mechanism, the compo
5、sition of bodies such as the design methodology and design requirements, He briefed the field of institutional development trend focuses on building the institutional resources of the advanced methods-virtual technology (virtual prototyping); Virtual reality (VR) simulation environment including, pe
6、rceptual, natural skills and sensing equipment. With computer technology to the broad application of virtual prototyping technology will achieve platform SolidWorks is computer-based technology developed by a mechanical design software. The graduation design through SolidWorks modeling, assembly, dy
7、namics simulation, stress analysis, Animation simulation module to complete the virtual prototype simulation environment technology, complete linkage, aircraft landing gear, Gear typical of the design and optimization.Key words: Agencies; SolidWorks; Modeling agencies; Motion Simulation 第1章 绪论1.1机构资
8、源库及本次毕业设计的意义人类之所以取得文明和进步，就是因为我们不断的利用工具和改进工具，在现代社会中，机械就是原始工具的延伸，不管是工作、娱乐还是科学研究，机械设备是必不可少，为了能给大家带来更多的使用方便、功能更强的机械产品，这是我们机械工作者需要研究的问题。机械产品是由各种常用机构组合而成的，设计者往往需要在门类繁多的机构中挑选适合自己产品的机构，这会使工作者在复杂的计算中迷失方向，如何才能更好的利用现有的资源呢？伟人牛顿是各项科学的集大成者，他说过，“如果说我看得远，那是因为我站在巨人的肩上”。所以构建资源库是一个很好的解决办法，这也是本次毕业设计的宗旨。本机构资源库突破了以往只能在平面
9、二维图纸上获得信息的缺陷，采用常用的CAD/CAM等机构设计分析软件，构建三维立体的机构模型和运动分析模型，能够帮助设计人员对平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等典型机构进行参数化分析，设计者可以通过调整尺寸，修改参数得到不同条件下的机构三维模型、速度图谱、运动图谱、运动轨迹线等设计参数，这样，设计者不用到工厂里就能得到很多只有在实体上才能得到的数据，在产品的开发阶段发现问题，解决问题。，从而可以取消或缩短样机的实物制造、检测和修改定型等过程，进一步压缩产品开发周期。为设计人员赢得更多的优化反方案，对于企业效益也弥足珍贵。长期以来，人们在对执行机构进行型式设计时，存在两方面的问题，一是可供选择的
10、设计方案有限，而且因是手工设设计，设计速度慢；二是在选型时，只作定性分析，产品性能的优劣，很大程度上只取决于设计者的知识结构和经验。缺乏理论分析和计算，因而很难对产品的性能进行确切评价。而机构资源库的构件就很好的解决了这些问题。因此，本机构资源库无论对设计经验丰富的工程师，还是在校的机械类学生都能在机构分析和材料积累上得到帮助。所以，为三维机构资源库提供一些具体素材，正是本次毕业设计的意义所在。1.2机构设计的常用方法不同的机构有不同的设计方法，有平面连杆机构的函数逼进法和位移矩阵法，空间机构运动分析的位移矩阵法和对偶数法等等。其中较为典型的是机构的形式设计、机构的选型和构型。下面将重点介绍。
11、机构设计在整个机械设计进程起着非常重要的地位，如果设计者具备了机构分析与综合的现代理论知识，熟悉各种常用机构的性能、用途和设计要点，掌握机构的组合创新技巧与优化方法，就可以在整个设计进程中取得主动。1.2.1机构形式设计机构形式设计具有多样性和复杂性，满足同一功能要求，可选用或创造不同的机构类型。在进行机构形式设计时，除应满足基本功能所要求的运动形式或运动轨迹外，还应遵循以下几项原则。1.机构尽可能简单要使机构简单，可采用以下几项措施：1）运动链尽量简短 完成同样的运动要求，应优先选用构件数和运动副数较少的机构，如下图所示为两个直线轨迹机构，其中a)图为E点有近似直线轨迹的四杆机构，b)图为理
12、论上E点有精确直线轨迹的八杆机构。实际分析表明，在保证同一制造精度条件下，后者的实际传动误差约为前者的23倍，其主要原因在于运动副数目增多而造成运动累积误差增大的缘故。2）适当选择运动副 从减少构件数和运动副数，以及设计简便等方面考虑，应优先采用高副机构。但从低副机构的运动副元素加工方便、容易保证配合精度以及有较高的承载能力等方面考虑，应优先采用低副机构。究竟选择何种机构，应根据具体设计要求全面衡量得失，尽可能做到“扬长避短”。在一般情况下，应先考虑低副机构，而且尽量少采用移动副。在执行构件的运动规律要求复杂，采用连杆机构很难完成精确设计时，应考虑采用高副机构，如凸轮机构或连杆 - 凸轮组合机
13、构。3）适当选择原动机 执行机构的形式与原动机的形式密切相关，不要仅局限于选择传统的电动机驱动形式。4）选用广义机构 选用广义机构不要仅限于刚性机构,还可选用柔性机构和利用光、电、磁以及利用摩擦、重力、惯性等工作原理的机构,许多场合可使机构更加简单、实用。2.应使机构具有较好的动力学特性改善机构动力学特性的方式有以下几种：1)采用传动角较大的机构 尽可能选择传动角较大的机构,以提高机器的传力效益,减少功耗，对于传力大的机构这点更为重要。2)采用增力机构 对于执行构件行程不大,而短时克服生产阻力很大的机构(如冲压机械中的主体机构),应采用增力的方法,即瞬时有较大机械增益的机构。3）采用对称布置的
14、机构 对于高速运转的机构,作往复运动和平面一般运动构件,以及偏心的回转构件的惯性力和惯性力矩较大,则在选择机构时,应尽可能考虑机构的对称性,以减小运转过程中的动负荷和振动。3.应使机构安全可靠机械运转应满足其使用性能要求，要保证绝对完全。起重机械不能在重物作用下产生倒转，应使用自锁机构，或安装制动器。某些机械为防止过载而损坏，可安装联轴节或采用过载打滑的摩擦传动机构。1.2.2机构的选型所谓机构的选型，是指利用发散思维的方法，将前人创造发明出的各种机构按照运动形式或实现的特定功能进行分类。然后根据设计要求尽可能地将所有可能的机构形式搜索到，通过比较和评价，确定出合适的机构形式。机构的选型可以按
15、照以下两种方式进行：1.按执行机构的运动形式如下表运动形式实例旋转运动连续旋转运动车床、铣床的主轴、缝纫机主轴等间歇运动自动机床工作台的转位、饮料灌装机工作台转位等连续往复摆动鄂式破碎机的动鄂板的打击运动、电风扇的摆头运动等 直线运动连续往复移动冲床冲头的冲压运动、压缩机活塞的往复运动等间歇往复运动自动生产线上的自动供料机构、自动机床刀架的进退刀运动曲线运动 插秧机秧爪的曲线运动、飞剪机剪刃的曲线运动等2.按执行机构的功用如下表功 用应用实例夹压与夹持液动压紧机构、压榨机构供料与运送步进式送料机构、供料机构分度与转位自动车床转位机构、冰淇淋自动灌装机工作台转位机构、蜂窝煤压制机工作台间歇转位机
16、构超越、离合、与制动棘轮超越机构、杠杆带式制动机构、牙嵌离合器、单盘摩擦离合器、多盘摩擦离合器升 降液压升降机构、凸轮式升降机构压、剪、飞剪四连杆式剪切机构、双四连杆剪切机构、摆式剪切机构、杠杆式剪切机构、偏心轴式剪切机构、滚筒式剪切机构、移动式剪切机构等1.2.3机构的构型当应用选型的方法初选出的机构形式不能完全实现预期的要求，或虽能实现功能要求但存在着结构复杂、运动精度不当和动力性能欠佳等缺点时，设计者可以采用创新构型的方法，重新构筑机构的形式，这是比机构选型更具有创造性的工作。机构创新构型的基本思路是：以初选的机构方案为雏型，通过机构创新构型的方法进行突破，获得新的机构。常用机构创新构型
17、的方法有以下几种：1.机构的变异为了实现某一功能要求，或为了使机构具有某些特殊的性能，改变现有机构的结构，演变发展出新机构的设计，称为机构变异构型。机构变异构型的方法主要由以下几种：1）机构的倒置：将机构的运动构件与机架的转换，称为机构的倒置。按照运动相对性原理，机构倒置后各构件间的相对运动关系不变，但可以得到不同特性的机构。2）机构的扩展：以原有机构作为基础，增加新的构件，构成一个新机构，称为机构扩展。机构扩展后，原有各构件间的相对运动关系不变，但所构成的新机构的某些性能与原机构有很大差别。3）机构局部结构的改变：改变机构局部结构，可以获得有特殊运动特性的机构。4）运动副的变换：改变机构中运
18、动副的形式，可构型出不同运动性能的机构。运动副的变换方式有很多种，常用的有高副与低副之间的变换、运动副尺寸的变换和运动副类型的变换。2.机构的组合1）齿轮-连杆机构是应用最广泛的一种组合机构，它能实现较复杂的运动规律和轨迹，且制造方便。2）凸轮-连杆机构：凸轮机构虽可实现任意的给定运动规律的往复运动,但在从动件作往复摆动时，受压力角的限制，其摆角不能太大。若采取基本的连杆机构与凸轮机构组合起来，可以克服上述缺点，精确地实现给定的复杂运动规律和轨迹。3）齿轮- 凸轮机构3.采用其他物理效应随着科学技术的迅速发展,现代机械已不再是纯机械系统,而是集机、电、液为一体,充分利用力、声、光、磁等工作原理
19、驱动或控制的机械。利用上述工作原理驱动或控制的机构，由于巧妙地利用了一些其他工作介质和工作原理，将比传统机构更能方便地实现运动和动力的转换，并能实现某些传统机构难以完成的复杂运动。1.3虚拟样机技术1.虚拟样机技术的方法以CAD和仿真技术为核心，加以三维计算机图形技术和用户界面技术，将传统松散关系的零部件设计和分析技术集成一体，在计算机上建造出产品的整体模型，通过仿真分析并以图形显示该模型在真实工程条件下的运动特性，预测产品的整体性能，从而修改并得到最优设计方案技术，提供了一个全系统研究产品性能的方法。在整个设计过程中都可以反馈信息,指导设计,迅速获取产品的最优解。2.虚拟样机技术的意义新产品
20、的开发要经过设计、样机试制、试验、修改设计、重新试制等一系列的反复试制过程, 许多不合理设计和错误设计只能等到制造、装配过程中，甚至到样机试验时才能发现。产品的质量和工作性能也只能当产品生产出来后，通过试运转才能判定。这时多数问题已无法更改, 修改设计就意味着部分或全部报废和重新试制，因此常常要进行多次试制才能达到要求, 试制周期长、费用高。而采用虚拟设计进行产品的设计、试制和评价, 首先是进行产品的立体建模, 通过三维建模，设计者能借助计算机将设计的产品形体转化为可视可分析可修改可进一步模拟加工的实体模型运用产品的形状大小、位置、结构切片等几何信息来描述产品的属性（颜色纹理等）并生成具有真实
21、感的，可视的三维图形的技术，实现虚拟现实造型、分析、检验、快速原型制造和产品制造提供基础。然后将这个模型置于虚拟环境中控制、仿真和分析，可在设计阶段就对设计的方案、结构等进行仿真, 还可以直观地进行工作性能检查。虚拟样机技术具有低成本、高效率的特性，特别是在设计过程中大大提高了设计的质量，同时，该技术进一步推广后，随着国家工业化和信息化建设速度的加快，必将带来更大的经济和社会效益。1.4课题内容与实现方法本次毕业设计主要是完成一些机构简图的三维建模及运动分析建模，为机构资源库提供细胞单元，为了能够进行模型参数化设计，建模时将采用运动学分析模块和动画模块强大的CAD/CAE软件SolidWork
22、s。1.5本次毕业设计中机构设计的方法与基本步骤本次毕业设计虽然涉及连杆、凸轮、齿轮、齿条等机构和间歇运动机构、精巧机构等组合机构，但设计过程还是由一定的相同之处，下面介绍我在这次毕业设计中运用的设计方法与基本步骤：1）了解此机构的设计背景和设计意义要求：查阅相关文献，了解此机构得发展历史以及此机构在各种场合的功用，考虑是否有改进的可能和必要，构思初步设计要求。2）设计要求的确定要求：进行机构的执行功能的分析，确定出最适合的能够实现机构功能的设计要求，如运动规律的选择、材料的确定等。 3）机构的类型和结构型式的确定要求：根据设计要求确定机构类型，确定机构类型后根据设计要求计算机构的自由度(F=
23、3n-2PL-PH,其中n为机构构件数减去机架，PL低副数目，PH为高副数目)。4）零件尺寸和运动副的确定要求：结合自由度、运动规律、装配体的配合问题、美学特性等要求给出尽可能合理的尺寸，给出各个零件间的运动副。5）零件建模和装配要求：运用SolidWorks的草图、特征、装配等模块进行零件的建模、装配和染色等工作。6）机构的运动仿真和动画输出要求：运用SolidWorks的COSMOSMotion（运动分析模块）和SolidWorks Animator（动画模块），进行装配体运动副的添加，运动分析，动画输出等工作。7）机构的最终确定要求：结合6）中装配体的运动分析结果进行机构修改与优化。 S
24、olidWorks简介2.1SolidWorks概况SolidWorks公司是专业从事三维机械设计、工程分析和产品数据管理软件开发和营销的跨国公司，其软件产品SolidWorks自1995年问世以来，以其优异的性能、易用性和创新性，极大地提高了机械设计工程师的设计效率，在与同类软件的激烈竞争中已经确立了它的市场地位，成为三维机械设计软件的标准，在全球拥有近30万用户。SolidWorks 可充分发挥用三维工具进行产品开发的威力，它提供从现有二维数据建立三维模型的强大转换工具。SolidWorks 能够直接读取DWG格式的文件，在人工干预下，将 AutoCAD 的图形转换成SolidWorks三
25、维实体模型。另一方面，SolidWorks 软件对于熟悉Windows的用户特别易懂易用，它的开放性体现在符合Windows标准的应用软件，可以集成到SolidWorks软件中，从而为用户提供一体化的解决方案。2.2SolidWorks模块构成SolidWorks软件功能强大且插件丰富，包括以下众多模块与插件：1.实体建模此单元包括草图绘制、特征建模、零件编辑、3D草图等功能。草图由草图单元（图 2.1）、几何约束和草图尺寸（图 2.2）组成，对以上三部分的组合定义就完成了一个草图的绘制。为提高草图的设计效率，设计步骤通常按以下顺序进行：绘制草图轮廓定义草图单元间的几何约束关系添加尺寸。在草图
26、绘制过程中要充分使用约束关系，减少不必要的草图尺寸，从而使草图的构思更加清晰。图 2.1图 2.2特征是各种单独的加工形状，当将它们组合起来时就形成各种零件。您还可以将一些类型的特征添加到装配体中。特征包括多实体零件功能。您可在同一零件文档中包括单独的拉伸、旋转、放样、或扫描特征。特征包括：拉伸、切除、旋转、扫描、放样、圆角、倒角、和拔模、钻孔（简单直孔和异型孔向导）、孔系列、比例、抽壳、筋、圆顶、形状、变形、凹陷、弯曲、阵列、镜向、曲线、扣合特征等命令。如图 2.3和图 2.4图 2.3 图 2.42.装配模块在进行装配体的全新设计时，应采用自上而下的设计方式，利用SolidWorks布局草
27、图进行布局设计，再灵活地完成对具体零部件的设计。例如在工装夹具设计时，可直接把已经建立好的三维零件模型插入到装配体环境中，使用自上而下的设计方式参考模型几何体，通过与原零件模型建立几何关系来确定夹具的尺寸，这样的工装设计方式效率较高。在进行装配体的改进设计时，采用自下而上的设计方式，先完成对逐个零件的设计，然后根据不同的位置要求和装配约束关系，将逐个零件按照实际的安装方式装配成部件产品。而创建由许多零部件所组成的复杂装配体，这些零部件可以是零件或其它装配体，称为子装配体。对于大多数的操作，两种零部件的行为方式是相同的。添加零部件到装配体在装配体和零部件之间生成一连接。当 SolidWorks
28、打开装配体时，将查找零部件文件以在装配体中显示。零部件中的更改自动反映在装配体中。装配体包含插入零部件、隐藏/显示零部件、编辑零部件、璇转零部件、配合等命令如图 2.5。图 2.53.工程图SolidWorks提供全相关的产品级二维工程图，现实世界中的产品可能由成千上万个零件组成，其工程图的生成至关重要，其速度和效率是各3D软件 均要面临的问题。SolidWorks采用了生成快速工程图的手段，使得超大型装配体的工程图的生成和标注也变得非常快捷。4.钣金设计功能SolidWorks提供了二次折弯、自动卷边、一次折弯、建立成型工具、插入折弯系数表、展开、展开除料、成型零件除料等多方面功能，用户可以
29、结合实际综合运用这些功能，并设计出比较符合产品设计需要的零件。5.应力分析功能COSMOSWorksCOSMOSWorks是一个与 SolidWorks完全集成的设计分析系统。COSMOSWorks 提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析。6.运动分析功能COSMOSMotionCosMosMotion 是基于ADAMS 解决方案引擎创建的， 是一个全功能的运动仿真软件。CosMosMotion 可用于建立运动机构模型，进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等，并用动画、图形、表格等多种形式输出结果，其分
30、析结果可用于指导修改零件的机构设计或调整零件的材料。设计更改后，可以反映到装配体上，再重新分析，以便确定优化的方案。CosMosMotion 与三维CAD 软件SolidWorks 无缝集成，可以直接使用SolidWorks 的数据存储库。通过COSMOSMOTION可对已设计好的三维产品进行运动和动力学仿真分析，从而验证、修改、优化设计方案，使得以前需要组织研究团队，进行复杂计算，制造物理样机验证结果的设计过程大大简化，一个人在极短的时间就可以完成完整且具有说服力的机械设计方案。具体步骤：1加载装配体模型。2打开“智能运动构建器”对话框。3“智能运动构建器”参数设置（力的单位、方向，约束选项
31、卡里的运动副等）4其他参数设置。功能键如图 2.6。运动分析模块中包含运动和静止零部件分类、约束的添加、力的添加、运动结果输出等功能见图 2.7。 图 2.6 图 2.77.动画功能SolidWorks Animator产品的交互动画将SolidWorks的三维模型实现动态的可视化，摄制产品设计的模拟装配过程、模拟拆卸过程和产品的模拟运行过程，从而实现动态的设计。 Animator具有如下特点：Animator与SolidWorks和PhotoWorks软件无缝集成，可以充分利用SolidWorks的实体模型和PhotoWorks的渲染功能。利用动画向导如图2.7，可以非常容易地对SolidW
32、orks零件或装配体环境中制作动画。爆炸或解除爆炸动画，来展示装配体中零部件的装配关系。运行界面如图 2.8。图 2.88.渲染功能PhotoWorksSolidWorks提供了产品的渲染功能，提供了材质库、光源库、背景库，可以在产品设计完成还没有加工出来的情况下，生成产品的宣传图片，同输出通过的图片文件格式如：JPG、GIF、BMP、TIFF等。用户可以通过调整软件环境下的光源、背景和产品的材质，并在产品的一些面上进行贴图操作，可以生成专业级的产品图片。第2章 运动仿真实例3.1飞机起落架的回接式机构此飞机起落架是由两副杆为机架和六杆史蒂文逊链组成的回接式机构。机构简图如图 3.1所示。3.
33、1.1机构简图图 3.13.1.2机构简介飞机起落架由轮胎、腿杆、机架、液压缸、活塞、连杆等部件组成，其中构件2 线飞机机架上的轴线A转动，带有轮子的构件1与构件2和3分别组成转动副B和C，构件3绕飞机机架上的轴线D转动，提升缸4中的活塞杆5与机构3组成转动副E。当主动活塞杆5在提升缸4中运功时。构件1、2和3如图示箭头方向转动，且机构处于图示双点画线位置，以保证将飞机起落架收起。3.1.3机构零部件建模1.轮胎运行SolidWorks ,选择【文件】/【新建】/【零件】命令，建立一个新文件，以文件名“轮胎”存盘。绘制轮胎草图，如图 3.2所示，退出草图，旋转；倒圆角，半径为1mm，得到轮胎如
34、图 3.3所示。 图 3.2 图 3.32.机架绘制机架草图，如图 3.4所示，退出草图，拉伸，距离为8mm；倒圆角，半径为3mm，得到机架如 图 3.5所示。图 3.4 图 3.53.连杆1 绘制连杆1的草图，如图 3.6所示，退出草图，拉伸，厚度为5mm，得到连杆1。图 3.64.连杆2以前视基准面为草图平面，画一个半径为10mm的圆，退出草图，拉伸，厚度为15mm,然后选择上视基准面插入基准面1，如图 3.7所示，再以基准面1和上视基准面为草图绘制如图 3.8所示的两个矩形，退出草图，进行放样，如图 3.9所示，对如图 3.10所示两边倒角，半径为5mm； 图 3.7 图 3.8 图 3
35、.9 图 3.10以如图 3.11所示的面为草图平面绘制半径为6mm的圆，拉伸切除，要求完全贯穿，再以左端面为草图绘制如图 3.12所示的矩形，拉伸切除，也是完全贯穿；以右视基准面为草图绘制如图 3.13所示的图形，拉伸，方向两侧对称，距离为10mm,以右视基准面为草图绘制如图 3.14所示的图形，拉伸切除，方向两侧对称；再次以右视基准面为草图绘制如图 3.15所示的图形，拉伸，方向两侧对称，距离为10mm； 图 3.11 图 3.12 图 3.13 图 3.14选取如图 3.16的两条线倒圆角，半径为2mm,再以右视基准面为草图绘制如图 3.17示的圆，直径为6mm,并拉伸，厚度为40mm,
36、方向两侧对称，得到连杆2如图 3.18。 图 3.15 图 3.16图 3.17 图 3.185.连杆3绘制连杆3草图，如图 3.19所示，退出拉伸，厚度为20mm，方向两侧对称；以前视基准面为草图绘制如图 3.20所示图形，拉伸切除，厚度为15mm, 方向两侧对称；以前视基准面为草图绘制如图 3.21示图形，拉伸切除，厚度为7.5；用前视基准面对图 3.21中的特征镜象，得到连杆3如图 3.22所示。图 3.19 图 3.20图 3.21 图 3.226.液压缸在前视基准面上绘制液压杆草图，如图 3.23所示，退出草图，旋转360，然后建立基准面1和2，分别在上面绘制如图 3.24所示的草图
37、，再放样成型，在液压杆后端绘制如图 3.25的草图，拉伸切除，方向完全贯穿，在右视基准面上绘制如图 3.26所示草图，向两侧拉伸切除，最后在如图 3.27所示的地方倒圆角，半径为1mm,得到液压缸如图 3.28所示。 图 3.23 图 3.24 图 3.25 图 3.26图 3.27 图 3.287.活塞绘制一个半径为8mm的圆，拉伸40mm,作为活塞杆，在其中一端再绘制半径为14mm的圆,拉伸3mm,作为活塞套，如图 3.29所示；在上视基准面绘制如图 3.30所示的草图，再向两边拉伸，厚度为3mm,得到活塞如图 3.31所示。图 3.29 图 3.30图 3.318.轴绘制半径为6mm的圆
38、，拉伸，厚度为20mm，得到轴1。如图 3.32所示。用同样的方法绘制轴2（半径为6mm，长度为10mm）和轴3(半径为6mm，长度为66mm) 。图 3.323.1.4装配选择【文件】/【新建】/【装配体】命令，建立一个新装配体文件，以文件名“飞机起落架装配体”存盘。插入左机架和右机架，两个孔进行同轴心配合，端面进行重合配合，里面进行距离配合同向对齐50mm,如图 3.33所示。插入两个轴3，与机架进行同心和重合配合，如图 3.34所示。 图 3.33 图 3.34插入连杆1和连杆3，与轴3进行同心配合，如图 3.35所示。插入液压缸，与连杆1进行同心和重合配合，如图 3.36所示。 图 3
39、.35 图 3.36插入活塞，分别与液压缸和连杆3进行同心配合，如图 3.37所示。插入连杆2，分别与连杆1和连杆2进行同心和重合配合，如图 3.38所示。 图 3.37 图 3.38插入两个轮胎，分别与连杆2的左右端进行同心和重合配合，如图 3.39所示。插入轴1和轴2，在各个关节出进行同心和重合配合，如图 3.40所示。图 3.39 图 3.40 图 3.41连杆1和连杆2进行面重合配合，如图 3.41所示，使其初始位置在一条支线上，然后左键选择该配合，压缩，不影响仿真。装配体完毕后的机构以及所有配合关系如图 3.42所示。图 3.423.1.5运动仿真进入COSMOSMotion模块后，
40、在菜单中出现运动项，在设计树上面出现Motion运动分析图标，选择该图标，按住Ctrl键，在图 3.43中用鼠标选择除机架以外的所有零件，按下鼠标右键，选择【运动零部件】命令，将它们设置为可运动的零件，将机架设置为【静止零部件】。 图 3.43 图 3.44右键选择添加移动副如图 3.44所示，分别选择活塞和液压缸，如图 3.45所示，位置选择液压缸圆周边线，方向选择液压缸的端面，如图 3.46所示。设置运动如图 3.47所示，其中函数：STEP(TIME,0,0,1,25)+STEP(TIME,2,0,3,-25)该函数表示，在仿真过程中，01s,活塞移动25mm；12s,保持静止；23s,
41、活塞反向移动25mm,恢复原状。 图 3.45 图 3.46图 3.47仿真时间设为3s,帧得数目设为200。在COSMOSMotion按下，进行仿真。3.1.6运动轨迹仿真结束后，在COSMOSMotion设计树的【结果】中右击【轨迹跟踪】键，按下【生成轨迹跟踪】命令，再点击轮胎的中心点生成红色的轨迹跟踪线，如图 3.48所示。图 3.483.1.7速度变化轨迹右击【线位移】/【LDisplacement】,选择【绘制曲线】/【幅值】命令，如图 3.49所示，得到活塞随时间移动的曲线，如图 3.50所示。 图 3.49 图 3.50当仿真时间为0s时，起落架位置如图 3.51所示， 此时连杆
42、1和连杆2伸成一直线， 机构处于死点；当仿真时间01s时，起落架渐渐收拢，如图 3.52所示；当仿真时间为12s时，机构处于静止状态；当仿真时间为23s时，起落架逐渐撑开，如图 3.53所示，直到连杆1和连杆2 拉伸成一直线。图 3.51 图 3.52图 3.533.1.8生成动画仿真完成后，在COSMOSMotion工具栏点击键，输出AVI格式的动画视频文件，以“飞机起落架视频”为文件名保存。3.2牛头刨床3.2.1机构简介和简图牛头刨床的动力，经过减速后，在大齿轮的一面有一个固定短轴，短轴和齿轮中心有一定距离，套装一个方形滑块。 在齿轮的下方，有一轴承座，安装了一个长槽摇杆，齿轮上的方形滑
43、块始终在长槽内滑动。 摇杆的上端长槽内，有滑枕的方形滑块，也是在槽内滑动，摇杆就使得滑枕前后运动。这两个滑块都是能够转动的。 当大齿轮转动时，由滑块带动摇杆前后摆动。滑块位置在中心下面时，同等的转动圆心角，摇杆可运动较大的角度，带动滑枕快速后退。 当大齿轮滑块在上方时，同样的圆心角， 摇杆的运动就慢得多，这样滑枕就能有较大的切削力。 调整大齿轮滑块的中心距，就能调整滑枕行程。3.2.2机构装配体及运动分析这个牛头刨床中齿轮的传动比为一，当我定义小齿轮为主动件，设置角速度为360deg/sce时，利用Motion中输出结果功能，很容易就得到大齿轮的角速度平均值大概为180deg/sce，分析结果符合传动比的要求。如上图所示。3.3缝纫机刀片的凸轮机构3.3.1机构简介和简图主动凸轮1 固定导轨d 往直运动时，推动刀杠杆2的突出部a ,2绕轴线B转动，刀b下降到砍穿织物为止，织物放在可移动块c上，用单独的机构传递运动。刀的杠杆2绕定轴线B转动。杠杆2在弹簧3的作用下回复到初始位置。3.3.2机构装配体及其运动分析刀杆在凸轮的带动下做上下摆动，这样工作台上的物体就能被切断，刀杆的质心位移如上图所示。 3.4划船手的导杆机构3.4.1机构简介和简图主动曲柄1绕与船身相连的轴D转动时，具有切槽b得连杆2指销3滑转，指销3和船体相连