电动扶梯（Escalator）在我们日程生活中是比较常见的一种输送乘客的电力装备，其工作段可以看5部分，低段的水平直线部分，低段与中段圆弧过渡部分，中段的斜线部分，中段和上段的圆弧过渡部分，上段的水平直线部分。在工作段，即两直线段，斜线段和两个圆弧过渡段，脚踏的台阶面始终保持水平状态。本篇会通过分析扶梯的工作情况，绘制出其机构简图并进行运动仿真验证。
从百度我们可以找到图1所示的原理图，在ug草图下面绘制图2所示的草图，设定两水平直线段长度分别为100，斜线部分长度为220，斜线与水平夹角（图示A1表达式）30度，两端的圆弧段直径为100，水平直线段与斜线段过渡圆角R为100。
图1 自动扶梯工作原理图（图片来源于网络）
图2 绘制自动扶梯内轮廓草图
将非工作段的内轮廓曲线向外偏移20，如图3所示。
图3 非工作段内轮廓曲线向外偏移20
接着再添加图4所示的曲线，两过渡圆角R为100，工作段外斜线平行于工作段内斜线，连接上段两水平直线段的同侧端点，得到一小段斜线，并用尺寸约束其于水平的夹角为45度。不难看出，我们刚刚添加的这段曲线，相当于对工作中段斜线和其两端的过渡圆角，进行了x向和y向两个方向的平移，所以这小段斜线的两端点在各自的工作段曲线上滑动时，始终为平动。运动仿真如图5所示。
图4 添加外工作段曲线轮廓
图5 小段斜线在工作段曲线轮廓空间平动的运动仿真
接下来我们绘制出台阶简图，本案例仅绘制三个台阶，如图6所示。
图示台阶水平段直线长30，台阶圆弧半径30，圆心为水平段直线的右侧端点，台阶面距离外上段水平直线距离为10，两台阶的连接圆弧（用圆弧代替直线方便运动仿真时选择连杆并观察仿真）半径30，两台阶水平距离也为30。
需要说明的是，水平台阶面直线的左端点与台阶斜线下端点必须竖直对其，才能保证台阶面的两个角点能平滑过渡至非工作段。
图6 绘制手扶电梯的台阶简图部分
运动仿真模块中，建立3个台阶连杆，2个连接圆弧连杆，台阶连杆与连接圆弧连杆通过回转副进行连接，一共需要建立4个回转副。台阶的斜线上端点在外轮廓曲线上，3个台阶，需要3个点在线上副，台阶的斜线下端点在内轮廓曲线上，也需要3个点在线上副，共计6个点在线上副。对外轮廓上的任意一个点在线上副添加驱动，给出解算方案，求解，即可得到图7所示的运动仿真图。图8，图9分别显示台阶在不同工作段过渡的运动情况。
PS：图7的仿真图添加了外围防护罩和台阶水平直线左端点工作段的追踪轨迹线（图中灰色曲线部分）
图7 手扶电梯运动仿真图
图8 上段至中段的运动情况
图9 下段至非工作段的运动情况
设手扶电梯中段斜线水平夹角为A1，台阶斜线与水平夹角为A2，则上述图中A1=30，A2=45。 若A1=60，A2=45，则运动仿真如图10所示。
图10 更改中段斜线水平夹角为60的运动仿真图
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发表于 2020-7-29 21:15:58
