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《機械雜志》2014年第六期

1仿真結果及分析

執行仿真命令，應用Simulink機械仿真部件查看機構運動情況并收集數據，利用MATLAB中plot命令出圖，仿真結果如圖3～圖6所示。

由圖4可看出，滑塊的碰撞振動也會引起機構中其他桿件的微小振動，系統完成變胞后其他構件仍繼續運行，且變胞機構發生構態轉換后主動桿件變為驅動單自由度機構，其運行速度減緩。圖5清晰的表明了變胞機構運行過程中的兩個構態關系。圖中滑塊運動近乎停滯的部分即為構態2，此時刻由于滑塊與擋板的碰撞阻礙了滑塊的運動，因而達到了構態轉換的效果。

從速度仿真結果可看出，變胞機構在變胞過程實際為一個碰撞振動的過程，碰撞不僅引起滑塊在擋板附近發生振動，還會相應引起機構所有桿件的振動，很明顯，變胞機構的全構態運行中，運行越平穩，機構穩定性越好，因此，如何抑制變胞機構在構態轉換時發生的沖擊振動，是變胞機構研究的一個重要課題。

為研究機構自身初始條件的改變對變胞機構構態轉換過程的影響，將機構初始條件改變為l1＝0.1m，l2＝0.08m，l3＝0.04m，其他條件不變，得到新的仿真圖像如圖7～圖9所示。由仿真圖可見，當改變變胞機構桿長時，變胞機構處于第二構態的時間明顯增長（碰撞振動時間），且振動幅度減弱，因此改變變胞機構的桿件長度，可有效抑制變胞機構的振動。

為研究系統驅動力的改變對變胞機構構態轉換過程的影響，現將變胞機構的驅動力矩增大M＝－1N•m，F＝1.5N，其他條件不變，得到仿真圖像如圖10～圖12所示。由仿真結果可知，當改變變胞機構的輸入（激勵），使得驅動力增大，在此條件下經仿真計算可知，此時變胞機構處于第二構態的時間將縮短，但通過放大變胞時刻速度圖像可知，此時振動也較強。因此，改變變胞機構的輸入條件，也可以有效抑制變胞機構的碰撞振動。

2結論

通過對五桿變胞機構進行動力學仿真，從結果可看出，變胞機構的碰撞振動會引起機構內全部桿件的振動，給機構帶來不穩定的因素，使得運動不平穩，因此，尋求方法來抑制變胞機構構態轉換時振動沖擊引起的影響尤為重要。經試驗研究證明，當改變變胞機構的初始桿長時，機構在運行過程中的沖擊會明顯減弱，同樣，改變機構的輸入時，變胞機構的沖擊振動也會發生變化。因此，改變初始條件和系統激勵可以有效抑制變胞機構的沖擊振動影響。

仿真實驗還證明，當變胞機構的桿長發生變化時，變胞機構處于第二構態（單自由度）時間明顯增長，當機構驅動力改變時，第二構態時間明顯減少，因此，改變機構的初始條件，也可以有效影響變胞機構兩構態的運動時間。

作者：房書繼王黎斌單位：杭州市特種設備檢測研究院