基于ADAMS的双臂曲柄摇杆式翻板机的仿真设计

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设计计算 试验研究1O。，完成钢板从送料拨杆到接料拨杆 的交接 ；然后 ，送料拨杆开始返回到水平位置，接料拨杆拖载钢板返回到水平位置时，钢板落到辊道上，完成 180。翻面；最后，接料拨杆继续向下偏转 5。左右，再回到起始的水平位置 ，这样就完成了 1次翻板，并保证 了交接板过程平稳及 冲击和噪声校逆向翻板过程 即为上述过程的逆过程 。

2 机构设计2.1 机构分解和分析可将双臂曲柄摇杆式翻板机连杆机构分解成 4个独立的四杆机构 。即分别 由杆 a 、b 和 C 与杆a 、b。和 Cz组成的 2个 曲柄摇杆机构 ，杆 d 、e 和 f与 d。、e 和 f 分别组成 2个普通的四杆机构。

为了降低设计难度，省去大量的计算，根据平面四杆机构的相关知识 ，将 2个普通 四杆机构设计 成平行 四杆机构 ，杆 d 和 d 此时分别与杆 f 和 f 具有相同的位置特性，而杆 d 和 d 又分别与杆 C 和c。固结在-起的 ，此 时设计的重点就转化为对 2个曲柄摇杆机构的设计。同时，将 2个普通的四杆机构设计成机架对称安装 的同尺寸 四杆机构，即杆长lf -lf -la - Zd。，l - l。。

2.2 机构参数的确定由于场地等条件的限制，在设计 中，可预先确定几个支点间的距离 ，即 z。、z 、 。、Y 和 Y 。取 z 400 mm ，恐 - 2 000 rnl'n，而 - 3 000 mlTl，Y1- 300m m [ ，Y2- 2 300 InIn。

2.2.1 普通 四杆机构参数 的确定由于是平行 四杆机构 ，因此 ，杆 e 和 e。的长度等于支点 o 和 o 之 间的距 离，由上述 已知尺寸可求得。参照文献[1]，杆 f。和 f 的长度可根据送料拨杆 、接料拨杆和钢板等 的荷 载确定 ，取 Z -z -d，- Z - 1 400 m m 。

2.2.2 杆 C 和 C。的摆角确定如图 2所示 ，dr， 分别是 拨杆 的偏 角和摆 角。

当 -10。， -11O。时，送料拨杆和接料拨杆在交接板过程中的近似平行度比 -5。， -100。时更好 ；因此 ，取 -10。，≠-l10。。

图 2 送/接料拨杆摆角示意 图如图 3所示 ，杆 C 和 C。的摆角分别为 和 孛 。

分析可知，因为杆 C。和 C 分别是与杆 d 和 d 固结在-起的，而杆 d 和 d。的摆角又等于拨杆的摆角；所以，杆 C 和 C 的摆角等于拨杆的摆角，可得 -： - 11O。。

C. 、图 3 杆 Cl摆角 和杆 c2摆角 z示意 图2.2.3 柄摇杆机构尺寸的确定当2个曲柄摇杆机构的极位夹角都取 0。时，2拨杆在交 接板过程 中的同步性最好l3]。参 照文献[1]，取杆长 z -z 。-700 mm。根据文献[3]中的计算公式，可求得：z - z。： z sin÷ 573.406(mm)；fbl-√(zs q-Yz) -(1q COS詈) 2 98.109(mm)；fb2-√(.zzs z) ～(fc2 cOs薹)- 4 992.874(mm)。

2.2.4 杆 C 和 d 之间夹角 和杆 dl和 d 之间夹角 的确定如图 4、图 5所示 ，杆 C 和 C 在极位处与水平线 的夹角分别为 a和 ，杆 c 和 d 之间的夹角和杆d 和 d 之间的夹角分别为 和 。参照文献E3]可知，利用解析法求解 和 ，计算很繁杂；因此，为快速求得a和y值，可以直接利用 ADAMS分别建立由杆 a 、b 和C，与杆a 、b 和 C 组成的2个曲柄摇杆机构模型，仿真后分别测得 a-21.6。，)，-34.12。。

分析可知 ，当杆 C 和 C。在图示极位处时，则杆 f。和f 分别处在与水平线的夹角为 100。和 8O。的位置。

由于杆 d 和 d 分别与杆 f 和 f 具有相同的位置特性 ；因此 ，有 口- -100。， -8O。。即可求得 ：100。 a- 121.6。， 8O。- y 45.88。

《新技术新工艺》设计计算与试验研究图 4 夹角 口求解 图新技术新工艺 2013年 第 6期b a2- 图 5 夹角 求解图2.3.5 曲柄间夹角 0的确定由于在交接板过程中要使杆 f 和 f 保持平行或近似平行 ，因此 ，可 以通过给定杆 f。和 f。的位置来求解曲柄之间夹角。参照文献E3]可知，利用解析法求解 ，计算量大且困难，因此，为了快速求解，可以直接利用 ADAMS分别建立由杆 a 、b 、C 、d 、e和 f 组成的翻板机构模型和由杆 a 、b 、C 、d 、e。和f 组成的接板机构模型。如图 6所示，仿真后分别测量当杆 f 和 f。都处于近似垂直位置时，杆 a 和a 与垂线的夹角 和 r。测得 当 叫 -90.07。时 ，e-71.8。；(U290.07。时，r6O。。则可求得 ：-180。- r-e- 48.2。。

图 6 曲柄 间夹角 0求解 图3 机构的仿真分析根据上述得到的所有参数值 ，利用 ADAMS建立翻板机机构模型，然后进行仿真分析 。通过观察 ，机构能够正常运动。

3.1 曲柄摇杆机构传动角的分析为了保证曲柄摇杆机构的传力性能良好，应使最小传动角≤40o引。机构仿真后，测量得到杆 b和 C 之间和杆 b 和 d 之间的最行角都是在送料拨杆和接料拨杆的空载行程 中出现，分别是 39。

22。和 39.72。；但是，在负载行程中，二者最小值分别是 4O.61o和 42.25。，均大于设计要求 的 40。。由此可见，曲柄摇杆机构的传力性能良好。

3.2 交接板过程分析送料拨杆和接料拨杆在交接板过程 中分别与水平线夹角的测量度数见表 1。从表 1中可以看出，l叫 - l的值很小，表明送料拨杆和接料拨杆在交接班过程中平行度保持得很好 ，交接板 时完全能够满足冲击小 、噪声孝不夹板的要求。

表 1 、 z在 85。～95。之间的角度对应 表 (。)ml Ⅲ2 f∞l- 21 ml ∞Z 叫1-叫285.01 85.7 0.69 91.08 91 0.0886 86.4 0.4 91.9 92 O.186.96 87.2 0.24 92.84 93.1 0.2687.9 88 0.1 93.59 94 0.4189 89 0 94.31 95 0.6990.06 90 0.064 结语通过仿真分析，说明上述所取的翻板机机构参数满足设计要求。通过巧妙利用平行四杆机构，合理运用 ADAMS软件求解复杂参数 ，相较于其他设计方法，大大减少了设计量，降低了设计难度。通过快速仿真分析，检验了设计的可行性。整个设计过程效率高，设计结果达到预期目标。