設計一種裝卸作業(yè)裝備，其起升機構(gòu)需要用到曲柄滑塊機構(gòu)，但因要求承重，故在曲柄滑塊機構(gòu)基礎上多加一條支撐桿;對此機構(gòu)進行基于pro/e的三維建模和運動仿真，分析其運動特性，進行靜態(tài)分析，為該機構(gòu)的設計提供了重要參考和保證。

　　為鐵運公司設計從倉庫到車的裝卸作業(yè)裝備，需要用到曲柄滑塊機構(gòu)作為起升機構(gòu)，傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)設計只能在圖紙上進行靜態(tài)的修改，數(shù)學運算等進行運動學和動力學分析，或者應用物理模型進行仿真。這是一種以靜態(tài)分析、近似計算、經(jīng)驗設計、人工勞動為特征的設計，需要耗費人力、物力，卻又效果不佳的方法。但隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，各種各樣的三維設計軟件出現(xiàn)，可以實現(xiàn)機構(gòu)或產(chǎn)品的三維建模、運動仿真，并且具有和與其它功能強大的分析軟件的交互接口，在分析過程中發(fā)現(xiàn)問題只需進行參數(shù)修改即可，這樣可以替代很多傳統(tǒng)設計方法的手段，減少產(chǎn)品和機構(gòu)的設計周期，提高設計品質(zhì)。本文通過對裝卸裝置的起升機構(gòu)在pro/e軟件中進行三維建模、裝配和運動仿真，設計出合理的曲柄滑塊機構(gòu)，應用在裝卸裝置中，能夠滿足其使用要求。

1、起升結(jié)構(gòu)與工作原理

　　裝卸裝置整體機構(gòu)大概可以分為三部分:鏈傳動部分、滑輪組部分以及起升與移動部分，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1所示。傳動鏈上的鏈板放置重物，電動機帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，可將重物上下傳送;滑輪組部分通過電動機帶動，拉緊繩子，改變兩支架角度，將框架右端升高到所需的高度;整體機構(gòu)用四個輪子支撐，后輪上兩個支架與后輪連接為鉸接，支架1與框架為鉸接，支架2與框架之間為滑動連接，兩支架間夾角可變化。通過動力牽引該裝卸裝置的四輪運動即可移動到所需位置。本文重點分析起升機構(gòu)特點。

圖1 起升機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

2、起升機構(gòu)的運動模型建立

　　根據(jù)起升機構(gòu)各零件的連接和運動特點，分析其特征組成，建立起升高部分各零件的三維模型，為了方便使用連接仿真時必須用到的基礎元件和某些軸線，所以不用其裝配時的實際零件三維模型，而是簡化其具體結(jié)構(gòu)，建立只是體現(xiàn)各零件之間的連接和運動關系的三維模型，然后進行連接和運動仿真，其機構(gòu)原理為曲柄滑塊機構(gòu)。

　　2.1、曲柄滑塊機構(gòu)的裝配

　　首先裝配基礎元件，因重物裝至鏈板上以后，后輪位置基本不變，故以后輪固定于地面且前輪做滑動運動，所以建立的基礎元件模型包括地面、地面上的固定塊(后輪)和前輪做滑動運動時的軸線(圖2中的桿)如圖2所示。進入裝配界面，用放置下拉菜單中的坐標系將基礎元件固定，基礎元件就連接完成。

　　其次裝配曲柄、搖桿和滑塊，如圖3所示。因為前輪在地面移動，簡化為滑塊1;桿1為曲柄，框架為搖桿。用滑動桿(SLIDER)約束將滑塊1連接于基礎元件中的桿上，用銷釘(PIN)約束將桿1與基礎元件中的固定塊3上的銷孔連接，框架與桿1和滑塊1的連接都用銷釘約束，簡單的曲柄滑塊機構(gòu)就可連接完成。

1—桿;2—地面;3—固地塊

圖2 基礎元件模型

　　2.2、桿2的裝配

　　機構(gòu)升高需要通過兩桿的之間的夾角變化，所以，需要裝入桿2進行運動仿真，桿2裝入時一端與基礎元件中的固定塊和桿1都是銷釘連接;另外一端要沿著框架滑動，故設置滑塊2與框架之間有相對移動關系�；瑝K2與桿2是銷釘連接，與框架的連接本應是滑動桿連接(SLIDER)，但是因為與桿2已經(jīng)是銷釘連接，限制了其沿某個面滑動的自由度，所以，滑塊2與框架的連接應該是圓柱連接(CYLINDER)，不能再用滑動桿連接滑塊(SLIDER)約束，這樣才能正確定義連接，否則自由度過多限制，出現(xiàn)冗余約束，會導致連接失敗。在定義連接時，因為框架位置固定，滑塊同時連接桿2和框架，所以容易出現(xiàn)連接正確而組件安裝失敗的提示，那么很可能就是桿2放在不能安裝的位置，此時，點擊桿2“編輯定義”，在“移動”面板選擇“旋轉(zhuǎn)”，拖動桿2會自動旋轉(zhuǎn)到正確的安裝位置。連接好的機構(gòu)如圖3所示。

1—基礎元件;2—滑塊;3—框架;4—桿1;5—桿2;6—滑塊2

圖3 連接好的曲柄滑塊機構(gòu)模型

4、結(jié)論

　　利用pro/e可以進行機構(gòu)的運動仿真，可以直觀清楚的看到某些復雜機構(gòu)設計的可行性，而且可以方便的進行參數(shù)修改，滿足機構(gòu)各方面的運動和使用要求。本例中通過結(jié)構(gòu)分析和運動仿真，驗證了該起升機構(gòu)的可行性，并估算了作用在滑輪組上的作用力，為機構(gòu)的強度校核和電動機的選擇提供了參考。因上述機構(gòu)的復雜性，本文基于pro/e的三維建模和運動仿真方法對于各種機械產(chǎn)品機構(gòu)設計有一定的研究意義。