原创《基于AutoCAD和SimMechanics炉门启闭机构设计和仿真》：本论文为免费优秀的关于炉门论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
摘 要：分析了加热炉炉门启闭机构的设计方法,举例说明了利用AutoCAD进行炉门启闭机构设计的具体步骤,并通过SimMechanics对其进行仿真,得到了机构的动态过程及连杆中点的轨迹,验证了设计方案的可行性,对同类机构的设计具有一定的参考价值.
关键词：AutoCAD；SimMechanics；炉门启闭机构；设计；仿真
中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.27.091
实验电炉（如图1所示）是大专院校、工况企业等实验和小批量生产经常使用的设备之一,电炉炉门具有隔热、保温、确保安全的作用,而炉门启闭机构是电炉设计的重要组成部分.本文将通过实例,基于AutoCAD和SimMechanics分析炉门启闭机构的设计和仿真方法.
如图2所示,已知炉门的相关尺寸,要求设计一铰链四杆机构作为加热电炉炉门的启闭机构.炉门上两活动铰链的中心距为50mm,炉门打开后成水平位置时,要求炉门温度较低的一面朝上（如虚线所示）,设固定铰链安装在yy轴线上,求此铰链四杆机构其余三杆的长度.
通过分析可知,该类问题在连杆机构设计理论中属于刚体引导问题,即要求连杆能占据一有序系列的预定位置,机构要能引导连杆按一定方位通过预定位置.而平面连杆机构的设计方法有图解法、解析法和实验法三种.图解法直观,实验法简便.随着计算机的普及,解析法成为机构设计方法的发展方向.但图解法求解过程中已知条件和设计量之间清晰的几何关系,将为计算机求解时建立数学模型提供帮助,因此图解法在平面四杆机构设计中仍有重要作用,基于此,本文选用图解法解决该工程问题.
1 基于AutoCAD的炉门启闭机构设计
AutoCAD是工程设计中常用的软件之一,其绘图简单,标注方便,功能齐全.以下说明利用AutoCAD设计炉门启闭机构的具体步骤.
设计该四杆机构的关键问题是在yy轴线上确定安装固定铰链的具体位置.如图3所示,设炉门上两活动铰链的中心分别为B、C,炉门闭合时两活动铰链的中心分别用B1、C1表示,炉门开启到水平位置时两活动铰链的中心用B2、C2表示.根据四杆机构的运动特点,连接B1 B2和C1 C2,分别作B1 B2和C1 C2的中垂线m、n,m、n分别和轴线yy交于的交点A、D即两个固定铰链的位置.由AutoCAD“标注”命令可分别得到各杆的长度,即lAB等于67.34mm,lCD等于112.09mm,lAD等于95.74mm,实际中可分别取值为：lAB等于67mm,lCD等于112mm,lAD等于96mm.
2 基于SimMechanics的炉门启闭机构运动仿真
SimMechanics是一组可以在Simulink环境下使用的特殊模块库,它可以通过Sensor模块和Actuator模块和一般的Simulink模块相连接,利用牛顿力学中力和转矩等基本概念,对各种运动副连接的刚体进行建模和仿真,实现和机构系统进行分析设计的目的.
在利用AutoCAD得到各杆的尺寸之后,利用SimMechanics对炉门机构进行运动仿真.仿真时首先利用SimMechanics中的关节模块和刚体模块搭建炉门机构的仿真模型（如图4所示）,并根据设计尺寸进行相应模块的参数设置,然后添加驱动,再对仿真过程进行设置,最后进行仿真,即可得到炉门机构的动画演示（如图5所示）.此外,还利用XY Graph模块获得了连杆中点的轨迹（如图6所示）.
3 结论
综上所述,在设计炉门启闭机构时,利用AutoCAD作图,无需进行比例换算,而利用标注命令可直接得到真实尺寸,且准确率高,设计效率高.设计完成后,在进行炉门启闭机构仿真时,利用SimMechanics建模,无需编程,只需利用相应的模块进行搭建,并进行简单的参数设置,即可得到机构的动画演示及相应点的轨迹,方便用户进行方案论证和干涉检验等.
参考文献
[1]杨可桢,程光蕴,李仲生.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社,2006,（5）.
[2]孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社,2006,（5）.
[3]鮑莉.机械设计基础[M].郑州：河南科技出版社,2010,（9）.
炉门论文参考资料：
结论：基于AutoCAD和SimMechanics炉门启闭机构设计和仿真为适合不知如何写炉门方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于铸铁炉门论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
