[摘 要]本文在计算分析的基础上，应用Pro /E软件建立了内燃机曲柄滑块机构的三维实体模型，并利用该软件的Mechanism模块对模型进行仿真分析，得到曲柄滑块机构的位移、速度和加速度等运动规律，并获得了运动仿真曲线图，为曲柄滑块的设计改进提供了一个有效的方法，提高了设计效率，缩短了产品开发周期。
　　[关键词]Pro/E 内燃机 曲柄滑块机构 运动仿真
　　中图分类号：TH132.413 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）28-0033-01
　　一、概述
　　曲柄滑块机构是目前机械设计制造中常用的一种机构，其主要优点是结构简单、制造容易、工作可靠。广泛应用于内燃机、大型柴油机等工程机械中，设计时需要对其主体机构——曲柄滑块机构进行运动学动力学方面的分析。
　　对曲柄滑块机构进行运动特性分析是当已知各构件尺寸参数、位置参数和原动件运动规律时，研究机构其余构件上各点的轨迹、位移、速度、加速度等，从而评价机构是否满足工作性能要求，机构是否发生运动干涉等。本文介绍了基于Pro /E实现曲柄滑块机构运动仿真分析的基本原理及过程，完成了内燃机曲柄滑块的运动学分析。
　　二、运动学分析
　　1、计算分析
　　机构的运动分析，是指根据给定机构原动件的已知运动规律，对该机构其他构件上各点的位置、轨迹、速度、加速度，以及这些构件的角位移、角速度和角加速度等运动参数进行分析。[1]可以观察构件上某点是否能实现预定点或轨迹要求，了解从动件的速度和加速度变化规律等，以此验证机构设计的合理性和可行性。
　　， 是以一对心曲柄滑块机构的运动简图， 为研究问题方便， 滑块的位移X以曲柄和连杆共线时的曲柄的几何中心位置做为坐标原点。
　　滑块的位移为：
　　2、基于Pro /E仿真
　　在整个机械系统运动仿真的过程中，各步骤之间是相互关联和相互影响的，通过分析反馈信息、完善运动模型、变化运动环境以及对比分析结果，各步骤之间综合的调整，使最终结果趋向满意。
　　3、动态仿真及结果分析
　　Pro /Engineer 的Mechanism 模块可对各种不同运动副的连接进行设定，使机构按照实际的运动要求进行运动学分析和仿真，并能够通过模拟仿真对设计进行校验，包括运动仿真显示、运动干涉检测、运动轨迹、速度、加速度等[3]。可以建立表示零部件运动行为的轨迹曲线和运动包络线，也可以引入动画模块中以创建更完善的仿真动画。在Pro /Engineer Wildfire 版本中，依次单击主菜单选项下的应用程序、机构，添加伺服电机。打开伺服电机对话框在曲柄与机架之间添加驱动器，并设置其他参数。运行仿真界面，显示仿真效果，如图3所示。
　　根据活塞缸机构运动特点，将驱动器模数设置为40，即匀速运动，其角速度为40°/s。对活塞头部到活塞缸端面位移、活塞的速度、加速度进行测量，并通
　　过运动仿真中的测量输出其随时间变化的曲线，，活塞的运动规律近似正弦曲线，当位移曲线处于极限位置S = 0 时，加速度为0，速度达到最大值。该曲线直观、形象地反映了活塞的运动规律。该曲线图还可以Excel、文本文件的形式输出，读取每一时刻所对应的各参数数值，具有较高的精确度。为进一步的理论计算、实体设计提供理论依据。
　　三、结束语
　　从运动特性的精确表达式中很难求出速度和加速度的极值，一般是将sin用级数展开，略去高次项对其简化，从而得出位移、速度、加速度的近似运动表达式。再对求导求出速度和加速度的极值。可以看出这样做，不仅繁琐，而且也不够精确。而用Pro /E的运动仿真分析，不仅可以得出每一步数中滑块的运动变化情况，并以图表形式反映其运动曲线，还能从其电子表格中找出运动的极值，从而为机构的动力分析和优化设计提供参考依据。对于复杂平面连杆机构的运动分析， 运用Pro /E的运动仿真分析，无疑是一种快捷而有效的分析手段。
　　参考文献
　　[1] 刘善林，胡鹏浩. 曲柄滑块机构的运动特性分析及仿真实现[J]. 机械设计与制造，2008，05：79-80.
　　[2] 孙江宏，黄小龙，高宏. Pro /Engineer 结构分析与运动仿真[M]. 北京： 中国铁道出版社，2004.
　　[3] 祝凌云，李斌.Pro /Engineer 运动仿真和有限元分析[M]. 北京： 人民邮电出版社，2004.