平面连杆机构自调结构分析与综合

发布时间：2020-07-03 19:36

【摘要】： 机电产品的设计都是为了满足某种特定的功能要求,而这些功能要求往往是通过机构的动作来实现的。在众多的机构中,连杆机构是机构与机器理论中的最重要的基本机构之一,同时也可视为其他基本机构理论结构原形,所以在机构学理论与方法的研究过程中,通常首先以连杆机构作为研究对象。平面连杆机构一般均是应用V级低副连接形成具有封闭回路的结构,因而其约束也最具强制性。其约束结构的超静定性以及对制造、安装和环境等误差与变化的敏感,在平面闭链机构中都具有典型的意义。本论文在前人研究的基础上,利用新的数学方法和先进的数值仿真技术,对过约束机构及自调结构的分析与设计进行更深入、系统的研究、验证和工程应用实践。本文利用空间角度转换理论确定了机构形位误差对机构产生的影响程度,即影响度,并对其进行量化。分析方法相对于前人的方法来讲更加直观,简洁明了,避免了大量的矩阵运算,本文中的数学方法计算出的角度误差的表达方式更加简化,减少了由于运算带来的计算过程中误差的累计。并利用基于ADAMS的虚拟样机技术对曲柄摇杆机构中B铰链存在的4种单因素误差产生的影响度进行了实验验证,由实验结果分析验证了理论分析的正确性。为了分析铰链在存在形位误差的情形下铰链中接触应力的分布情况,利用ANSYS有限元分析工具,通过对B铰链存在的四种可能出现的形位误差造成在装配过程中产生的接触应力的分析,真实的反映了铰链接触应力的分布情况,从而由宏观的力分析进入微观的应力分析,这也是前人没有涉及过的。并结合工程实际,在对新型恒脉动机械式无级变速器主传动机构进行过约束分析的基础上,对该系统进行了消除或减小过约束及其影响的自调结构的创新设计,并在基于ADAMS的虚拟样机软件中进行了建模和仿真,将自调前后的机构进行了比较,在负载一定的情况下,对样机的输入功率及机架震动力进行了分析,分析结果表明,设计方法是正确的、有效的。本文的工作,丰富了机构结构设计理论,完善了自调结构设计理论,进一步推进了平面约束不确定性的影响分析及自调结构的分析、设计理论与方法的研究,以及自调机构系统的工程应用,具有普遍的指导意义和重要的应用价值。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH112
【图文】：

连杆曲线,多样性

重庆大学硕士学位论文复摆动的摇杆，又有做平面一般运动的连杆，做往复直线运动的滑块等，利用连杆机构可以获得各种形式、各种规格要求的运动，这在工程实用中具有广泛的适应性。③ 在主动件运动规律不变的情况下，只要改变连杆机构各构件的相对尺寸，就可以使从动件实现不同的运动规律和运动要求，易于实现运动规律的调控及多样性。④ 连杆曲线的多样性。连杆机构中的连杆，可以看作是在所有方向上无限扩展的一个平面，该平面称为连杆平面。在机构的运动过程中，固接在连杆平面上的各点，将描绘出各种不同形状的曲线。这些曲线称为连杆曲线，如图 1.1 所示。连杆上位置不同，曲线形状也不同；改变各构件的相对尺寸，曲线形状也随之变化；若是多自由度的多杆机构，曲线形状将更多。这些变化万千、丰富多彩的曲线，可用来满足不同轨迹的设计要求，在机械设计中得到了广泛的应用。

平面投影图,空间直线,空间角,平面投影图

载荷和静载荷。而已有的机构受力分析基本上是仅考虑了构件及运动副的尺寸构件的弹性变形，在认为理想的平面约束条件下进行静力和动态静力分析的，忽略了运动副元素的形位误差所造成的附加载荷，为了能较真实的计算运动副的力及其分布状况，黄茂林、秦伟、莫建清等利用变形协调条件对具有过约束机构进行了受力分析。本文在已有研究的基础上，采用一种更加直观的数学方进行影响度的分析，并利用基于 ADAMS 软件的虚拟样机技术进行动力学和运学的仿真，并在下一章利用 ANSYS 对铰链四杆机构进行考虑运动副形位误差的力分析及接触应力的分析。.2 所用的数学方法理论—空间角度换算法① 基本原理空间尺寸链的计算，一般是计算直线或角度封闭环。当封闭环为空间直线时，其向坐标轴投影，势必先求出该直线与坐标轴的夹角，所以“投影法”求解空间尺链，就是求空间角度的关系式。任一空间直线 OA，在坐标系中可以用六个角度表示，如图 2.1 所示：

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