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前天在油管上看到Running Horse Automata的视频，一个奔跑的马的机构，该视频给出了正面机构的细节，可以看出是由多个四杆机构组成，本篇文字就以该机构为例，讲解复杂机构的分析思路，并做出与该机构的仿真。 图1 Running Horse Automate机构动图 从图1可以清晰的看到各连杆机构，机构的驱动力为中间的曲柄圆盘，图1中的黑色的圆为连杆间的旋转副。分析思路如下： 找出整个机构的驱动连杆，该机构的驱动连杆，即为曲柄圆盘； 与驱动连杆相连的最简的四杆机构，该曲柄处一共连了4个四杆机构（曲柄连杆机构），可以逐个绘制并进行仿真，调整连杆间运动副的位置点，使得每个四杆机构的摆杆的运动位置与幅度都与视频上的大致相同。 再以摆杆为驱动连杆，寻找下一级的4杆机构（双摆杆机构），重复步骤2。 重复步骤3，直至最后一级四杆机构。
以上分析步骤也适合于其它复杂的机构，由简入繁逐步往前推，最终完成整个机构。下面就按上述步骤，在ug12.0中完成该机构的绘制和仿真。 启动软件后，新建Running Horse.sim文件，菜单 - 插入 - 基准/点 - 光栅图像（需切换至建模模块，才会出现光栅菜单），插入动图个别帧到俯视图平面。菜单 - 插入 - 在任务环境中绘制草图，选择基准坐标系的俯视平面作为草绘平面，绘制第1级的四杆机构，如图2，图3所示。 图2 绘制第1级四杆机构中的第1个四杆机构 图3 绘制第1级四杆机构中的全部四杆机构（一共4个四杆机构） 绘制完成后，进入到仿真模块，建立相应的连杆和运动副，设定曲柄速度为360 °/s，给出解算方案，运动时间为1s，求解后，按步骤2检查仿真图与图1动图中摆杆的幅度和位置点，并做出调整，调整完成，仿真图如图4所示。 图4 第1级四杆机构仿真图 返回到草图，再绘制第2级四杆机构，重复上述步骤，仿真后如图5所示。 图5 2级四杆机构仿真图 重复以上步骤，绘制第3级四杆机构，并绘制上马蹄，仿真后如图6所示。 图6 3级四杆机构仿真图 再新建一个草图，绘制马的轮廓，并添加马头和马尾两部分的四杆机构，进入仿真模块进行仿真并进行调整，调整后的仿真图如图7所示。 图7 3级四杆机构 & 马头和马尾两部分四杆机构仿真图 文件另存为Running Horse(S).sim，再次另存为Runninng Horse(F).sim，插入 - 子机构 - 添加子机构，将Running Horse(S).sim仿真文件添加进来，更改父机构的驱动的初始速度值为30，并隐藏掉父机构的马轮廓和其四杆机构部分的草图，然后进行仿真，即可得到该机构的最终的仿真图，如图8所示。 图8 Running Horse机构仿真图 PS：图8所示的马头连杆摆动幅度比源动图的大，没有进行调整，在此说明。
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发表于 2020-5-15 12:22:52
