一种平面连杆机构设计的新方法及其应用s

一种平面连杆机构设计的新方法及其应用2010年12月1．引言2．平面连杆机构的设计新方法3．应用举例3.1翻书机构3.2机构的设计3.2.1运用图解法设计翻书机构3.2.2运用解析法验证设计结果3.2.3机构运动仿真结语1．引言平面连杆机构的设计：几何作图法解析法实验法按预定轨迹要求设计连杆机构时，图解法虽形象直观，但设计误差大，无法满足精度要求；而解析法则需求解非线性方程组，设计过程略显繁难。另外，运用传统的图解法或解析法检查所设计的机构是否满足运动连续性要求，即检查其是否有错位、错序问题，也比较麻烦。因此，寻求准确、形象、直观、可靠、方便的方法完成机构的设计及校验，无疑是十分必要的。2．平面连杆机构的设计新方法（1）借助AUTOCAD软件，运用图解法进行机构设计；（2）运用解析法原理建立数学模型，进行相关计算；（3）运用ADAMS软件进行运动学仿真，不需制作物理样机即可验证机构设计的正确性。3．应用举例3.1翻书机构选用平面铰链连杆机构作为翻书机构的上部结构，具有构件数少，结构简洁；运动副元素的几何形状简单，便于加工制造；连杆曲线可以通过改变各构件的相对长度来获得，从而满足所需轨迹的设计要求，实现预定的翻书动作。图1翻书机构表1各铰链、标线在原机构和新机构中的含义含义原机构中倒置机构中BM连杆上标线机架铰链A、D固定铰链活动铰链AD机架连杆铰链B、C活动铰链固定铰链待求铰链C连杆上未知铰链C机架上未知铰链C3.2机构的设计3.2.1运用图解法设计翻书机构（a）设计过程(b)设计结果图2应用“机构倒置”法设计翻书机构3.2.2运用解析法验证设计结果221221cossinsinsincoscosfelyfelxABAB223223cossinsinsincoscosfgcyfgclxADebg图3翻书机构及其坐标系085cossinsin010sincoscos540085cossin010sincos415223142231322122211ⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠfgczfgczfezfez08.358cossinsin03.110sincoscos54008.358cossin10sin41503.110sincos10cos415223242232322222221ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡfgczfgczfezfez07.539cossinsin04.350sincoscos54007.539cossin18sin41504.350sincos18cos415223342233322322231ⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢfgczfgczfezfez表2设计结果数据Ⅰ2Ⅰ3Ⅱ2Ⅱ3Ⅲ2Ⅲ3长度/mm符号数值e319.8f262.7g452.4c61.8角度/°位置Ⅰ207.55°96.91°位置Ⅱ175.55°89.17°位置Ⅲ135.57°145.03°表3解析法验算机构结果符号数值（mm）位置Ⅰz11-0.0418z12-0.0029z13-0.0411z140.0177位置Ⅱz21-0.0581z22-0.0149z23-0.0583z240.0029位置Ⅲz31-0.1829z320.0097z33-0.2040z340.0131分析表3可知，由2.1节图解法设计的翻书机构误差最大处为位置Ⅲ处M3点的y坐标值，其误差值为%582.04.3502040.0)(333xMz满足翻书机构的使用要求。解析法验证了2.1节设计结果的正确性。图4翻书机构运动仿真模型M1图5处于位置Ⅰ时的机构及对应的M1点M2图6处于位置Ⅱ时的机构及对应的M2点M3图7处于位置Ⅲ时的机构及对应的M3点结语（1）借助AUTOCAD软件，可保证精度。（2）运用解析法需正确地建立数学模型。（3）运用ADAMS软件进行运动学仿真，便于验证机构设计方案的合理性、正确性和可行性。欢迎大家多提宝贵意见谢谢大家！