郭 丽，畅国勇

(1.南京信息职业技术学院，江苏 南京 210023;2.南京汽轮电机有限公司，江苏 南京 210037)

1 引言

发动机汽缸是一种典型的曲柄滑块机构，又是绝大多数动力机械的动力源，发动机的质量与性能的优劣决定了整台机械的运行，堪称汽车、轮船以及飞机的心脏[1]。曲柄滑块机构是机械结构中较常见机构之一，其结构简单，由曲柄、连杆和滑块通过3个转动副和1个移动副连接形成，机构的自由度为1，其输出效率较高，只需在曲柄上施加作用力或力矩，即可使机构做往复循环运动，在活塞上输出周期性动力[2]。

在机构仿真分析技术出现之前，设计者需要将产品模型放入到实际工作中进行验证，再根据结果来修正模型。这些工作无疑浪费了大量的时间、财力和人力。Pro/E软件为机构提供了仿真分析功能，其中的机构分析模块Mechanism，可以进行装配的运动学、动力学分析和仿真，能够大大简化机构的设计开发过程，缩短其开发周期，减少开发费用，提高产品质量。

2 数学模型

2.1 曲柄滑块机构的运动分析

图1是曲柄滑块机构的运动示意图。OA为曲柄，且OA=R;AB为连杆，且AB=L。运动时，OA以等角速度ω作顺时针方向整周转动，A点作上下的往复移动。对应活塞在上止点B1位置时，α=0°;活塞在下止点 B2位置时，α=180°。

图1 曲柄滑块机构的运动示意图

2.2 活塞运动方程建立

由图1可知，活塞的位移方程为:

经整理可得到活塞的位移方程为:

设α=ω·t，ω为曲轴的角速度，设 ω为匀速，则[3]:

3 三维实体建模与装配

将组成曲柄滑块机构的各元件使用三维实体建模模块创建好后，存放在同一工作目录下。……