0 引言

    無論是設(shè)計新的機(jī)械，還是為了了解現(xiàn)有機(jī)械的運(yùn)動性能，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析是十分必要的。運(yùn)動分析的主要任務(wù)是在已知機(jī)構(gòu)尺寸及原動件運(yùn)動規(guī)律的情況下，確定機(jī)構(gòu)中其他構(gòu)件上某些點(diǎn)的軌跡、位移、速度及加速度和構(gòu)件的角位移、角速度及角加速度。同時，它還是研究機(jī)械動力性能的必要前提。研究運(yùn)動分析的方法有圖解法、解析法和實(shí)驗法。相比較，實(shí)驗法需要專門的設(shè)備，需要一定的實(shí)驗條件；圖解法形象直觀，易于掌握，但精度不高；解析法計算煩雜，但計算機(jī)的普及和發(fā)展使之得到廣泛的應(yīng)用。

    傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為圖解法受人工繪圖的影響非常大，精度很低，計算誤差較大，特別是多桿機(jī)構(gòu)，累加的誤差更大，有被解析法取代而趨于淘汰的可能。然而現(xiàn)在出現(xiàn)的各種CAD 軟件代替了傳統(tǒng)的直尺、圓規(guī)等工具，且它們具有傳統(tǒng)手段所不具備的精確定位和查詢圖形參數(shù)的功能。如果設(shè)計人員充分利用這一特性，那么制約圖解法的精度問題就不復(fù)存在了，因此圖解法仍然是機(jī)構(gòu)設(shè)計的有效手段。

    1 計算機(jī)輔助圖解法

    Solidworks 軟件是基于尺寸驅(qū)動的一種CAD 軟件，它可以根據(jù)輸入的尺寸確定圖形幾何元素，只要標(biāo)注出該尺寸，就可以約束幾何元素的形狀、大小等。這樣在創(chuàng)建模型時，只要確定圖形元素的幾何參數(shù)和圖形元素相互之間的幾何關(guān)系就可以得到與真實(shí)機(jī)構(gòu)一樣的模型。Solidworks 軟件的尺寸有驅(qū)動和從動之分，驅(qū)動尺寸可以約束驅(qū)動模型的變化；從動尺寸是指尺寸由其他尺寸或條件所驅(qū)動，且不能被修改，Solidworks 的尺寸標(biāo)注主要有：兩點(diǎn)之間的距離及其水平方向和垂直方向的距離、線段的長度及其水平方向和垂直方向的長度、兩直線之間的夾角、點(diǎn)到直線的距離、圓弧半徑或直徑、圓弧長度等等，Solidworks還可以通過使用方程式來定義參數(shù)和尺寸之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，因此，通過此軟件可以精確制圖，也可以利用它精確計算，下面以平面連桿機(jī)構(gòu)為例，說明用Solidworks 軟件進(jìn)行的圖解法和主要步驟：

    （1）根據(jù)已知條件，確定各桿件的位置，標(biāo)注出各構(gòu)件的尺寸。

    （2）確定各個運(yùn)動副的相對關(guān)系，如將機(jī)架固定下來，轉(zhuǎn)動副約束兩個構(gòu)件的端點(diǎn)重合，移動副約束一個構(gòu)件的端點(diǎn)與另一構(gòu)件重合。

    （3）建立速度矢量方程式，根據(jù)方程式繪出速度多邊形，依據(jù)速度方向與構(gòu)件的關(guān)系進(jìn)行約束，同時利用方程式計算出相應(yīng)速度的值，并把該值標(biāo)注在此速度矢量上，從而可以得到每個速度矢量的方向和大小，最后可以求解出相應(yīng)的角速度以及構(gòu)件上任意點(diǎn)的速度。