蔡 雪，張 紋

（鎮(zhèn)江高等職業(yè)技術(shù)學校，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

四桿機構(gòu)是平面連桿機構(gòu)中最常見的形式，通過簡單的轉(zhuǎn)動副連接，可實現(xiàn)一定的運動轉(zhuǎn)換、特定的運動軌跡和動作要求，廣泛應(yīng)用于各種機械和儀表中，實驗電爐正是使用四桿機構(gòu)完成爐門打開和關(guān)閉動作（如圖1所示）。本文通過Auto CAD軟件和Inventor軟件對爐門開閉機構(gòu)進行設(shè)計和仿真。

1 平面四桿機構(gòu)的應(yīng)用設(shè)計要點

平面四桿機構(gòu)設(shè)計的主要任務(wù)是：根據(jù)機構(gòu)的工作要求和設(shè)計條件選定機構(gòu)形式及確定構(gòu)件的尺寸參數(shù)。一般可歸納為兩類問題：

1.1 實現(xiàn)給定的運動規(guī)律

例如要求滿足給定的行程速比系數(shù)以實現(xiàn)預期的急回特性或?qū)崿F(xiàn)連桿的幾個預期的位置要求。

1.2 實現(xiàn)給定的運動軌跡

例如要求連桿上的某點具有特定的運動軌跡，如起重機中吊鉤的軌跡為一水平直線、攪面機上E點的曲線軌跡等。本文中實驗電爐爐門開閉機構(gòu)的設(shè)計就屬于此類問題。

常用的設(shè)計方法有圖解法、解析法和實驗法。3種方法各有特點，圖解法和實驗法直觀、簡單，但精度較低，可滿足一般設(shè)計要求；解析法精度高，適用于計算機計算。

2 基于Auto CAD軟件圖解法設(shè)計

采用Auto CAD軟件對爐門開閉機構(gòu)圖解法設(shè)計，在設(shè)計前，已知爐門BC長度為50 mm,如圖2所示，實驗電爐爐門關(guān)閉的位置B1C1，保持爐門關(guān)閉時為圖示垂直狀態(tài)，打開的位置B2C2，保持爐門打開時為圖示水平狀態(tài)，且溫度高的一面不朝向操作者。根據(jù)四桿機構(gòu)的運動特點,如圖3所示，連接B1B2和C1C2，分別作B1B2和C1C2的中垂線mm、nn。根據(jù)實驗電爐的結(jié)構(gòu)在mm和nn上選取合適的A、D點，即兩個固定鉸鏈的位置，可得到AB=60 mm，CD=60 mm，AD=90 mm。

綜上所述，采用AutoCAD軟件和圖解法設(shè)計桿件參數(shù)，無須測量和計算，提高了設(shè)計效率；采用動畫仿真的方式可以模擬爐門的開閉運動軌跡，檢驗是否符合要求，是否有運動干涉，直觀方便。

3 基于Inventor軟件的爐門開閉機構(gòu)的仿真

Inventor軟件可以對各種運動副連接的剛體進行建模與仿真,實現(xiàn)與機構(gòu)系統(tǒng)進行分析設(shè)計的目的。使用桿件尺寸，對桿件建模，設(shè)置運動參數(shù)，對爐門開閉機構(gòu)進行運動仿真，得到仿真動畫。

圖4中1桿即為爐門，為爐門打開狀態(tài)（圖2中B2C2位置），打開時水平，熱面不朝向操作者；圖5中爐門為關(guān)閉狀態(tài)（圖2中B1C1位置），垂直，熱面不朝向操作者，符合要求。