運用Pro/E軟件創(chuàng)建了發(fā)動機活塞的曲柄滑塊機構模型，對該機構進行運動仿真，提取運動過程中滑塊的位移、速度、加速度變化曲線，分析了滑塊在運動過程中各物理量的輸出變化規(guī)律，并將仿真結果和基于數(shù)學分析的結果進行對比，理論分析與模擬結果吻合。該種設計方法可視化強，精確、高效，具有一定的工程應用價值。

1、引言

　　發(fā)動機汽缸是一種典型的曲柄滑塊機構，又是絕大多數(shù)動力機械的動力源，發(fā)動機的質量與性能的優(yōu)劣決定了整臺機械的運行，堪稱汽車、輪船以及飛機的心臟。曲柄滑塊機構是機械結構中較常見機構之一，其結構簡單，由曲柄、連桿和滑塊通過3個轉動副和1個移動副連接形成，機構的自由度為1，其輸出效率較高，只需在曲柄上施加作用力或力矩，即可使機構做往復循環(huán)運動，在活塞上輸出周期性動力。

　　在機構仿真分析技術出現(xiàn)之前，設計者需要將產品模型放入到實際工作中進行驗證，再根據(jù)結果來修正模型。這些工作無疑浪費了大量的時間、財力和人力。Pro/E軟件為機構提供了仿真分析功能，其中的機構分析模塊Mechanism，可以進行裝配的運動學、動力學分析和仿真，能夠大大簡化機構的設計開發(fā)過程，縮短其開發(fā)周期，減少開發(fā)費用，提高產品質量。

2、數(shù)學模型

　　2.1、曲柄滑塊機構的運動分析

　　圖1是曲柄滑塊機構的運動示意圖。OA為曲柄，且OA=R;AB為連桿，且AB=L。運動時，OA以等角速度ω作順時針方向整周轉動，A點作上下的往復移動。對應活塞在上止點B1位置時，α=0°;活塞在下止點B2位置時，α=180°。

圖1 曲柄滑塊機構的運動示意圖

5、結論

　　(1)通過對活塞運動方程的分析，將已知條件R=16mm，L=35mm帶入位移方程，可以得到其位移的變化范圍為0～32mm之間。

　　(2)通過Pro/E的機構運動仿真輸出的圖形可以看出:活塞的行程范圍為0～32mm，仿真結果與理論計算結果一致;速度和加速度變化規(guī)律符合實際運動規(guī)律。

　　(3)從以上的分析過程可知，運用Pro/E三維軟件，可以更加形象、直觀地模擬機構的運動，并且可以觀察到任何時刻的運動狀態(tài)，使得整個機構的仿真過程更加精確和高效，為發(fā)動機理論的研究提供了新的思路。

　　(4)仿真技術的應用使在設計的初期便能準確掌握機構的運動狀態(tài)，避免了通過制作樣機來驗證設計的合理性，有效解決了反復投入資金制造樣機的問題，極大地降低了生產成本，縮短了產品的研發(fā)周期[5]。隨著虛擬現(xiàn)實仿真技術應用的不斷深入，必將會帶來很好的市場效益，具有廣泛的應用價值。