基于SolidWorks的双摆杆摆角放大机构运动仿真分析

1 引言

    机构运动分析，一般是避开作用力，只从几何上来分析机构的位移、速度和加速度等情况，是机械分析的基础。机构运动分析的方法主要有图解法和解析法，图解法的特点是形象直观，一般也较简单（对于平面机构），但精度不高；解析法的特点是把机构问题从数学上进行深化分析，因而精度很高，但比较抽象，计算也较繁琐。随着计算机仿真技术的发展，利用CAD/CAE软件对机构进行运动仿真分析成为一种重要手段，可使机构运动分析在精确高效的基础上更加形象、生动。

    具有零件三维设计、装配、分析、工程图等强大功能，以其优异的性能、易用性和创新性，极大地提高了机械工程师的设计效率，因而广泛应用于机械设计领域。笔者利用对双摆杆摆角放大机构进行三维实体建模及装配，并运用Motion模块进行机构运动仿真分析，得出机构的角位移、角速度和角加速度随时间变化的曲线。

2 三维建模

    双摆杆摆角放大机构的运动简图如图1所示。为便于对常用平面机构进行分析，利用建立了机架及具有不同结构尺寸的常用构件（零件）模型，如图2和图3所示，根据双摆杆摆角放大机构各构件的运动尺寸进行选用。

图1 双摆杆摆角放大机构运动简图

图2 机架三维模型

图3 常用构件三维模型

3 机构装配

    一个机构往往由多个构件（零件）装配而成，建立了构件（零件）模型后，就可在环境中进行虚拟装配，为机构运动分析做好准备。装配设计一般有两种基本方式：白底向上装配和白顶向下装配，本文中已设计好全部的零件，将零件作为部件添加到装配体中，属于白底向上的装配。的装配模块中提供了方便的部件定位方法，可以轻松的设置部件的位置关系，通过对部件添加多个配合，可以准确的把部件装配到位，从而形成复杂的装配体。按照生成装配体文件、导入三维模型、进行虚拟装配三个步骤，进行双摆杆摆角放大机构的虚拟装配，得到的装配体如图4所示。

图4 双摆杆摆角放大机构装配效果图

4 运动仿真

    在的Motion模块下，机构的运动仿真主要通过以下三个步骤进行：一是对装配好的机构模型加载伺服马达，使机构产生一定形式的运动；二是运行一个机构运动分析，产生可视化的机构运动过程，保存运动分析结果；三是进行分析测量，得到分析测量图形，同时输出分析结果。