双自由度五杆机构的轨迹综合及优化设计研究

发布时间：2020-08-07 19:21

【摘要】： 由于单自由度的连杆机构运动轨迹相对简单,已无法满足生产实际的需要,而多杆多自由度机构由于能完成较复杂的轨迹曲线,因此已经成为现代机构综合的主要研究方向。五连杆机构是多自由度机构中最基本的一种机构,从这种最为基本的形式出发,可以拓展出很多其它的形式各异的多自由度机构,因此对五连杆机构的研究具有普遍意义,不仅可以丰富关于连杆机构的理论,对其它的多自由度机构的理论分析也有一定的参考作用。 本文通过运动分析,推导出了五连杆机构的双曲柄存在的必要条件,为五连杆的轨迹优化综合提出了更为合理的约束条件。同时,利用矢量环法建立了五连杆机构的数学方程,采用坐标变换与矩阵运算相结合的方法作为运动分析的数学工具,推导出了机构的位移方程,以及原动件和从动件的位置参数矩阵。从这些基本矩阵出发,可以很方便的分析出机构的位置,速度以及加速度。 在本文中,还分析了双自由度五连杆机构的轨迹域问题,详细介绍了轨迹域的图解法,同时就其死点问题,求出了其死点轨迹曲线的数学表达式。进而通过仿真,分析了平面五连杆机构轨迹随着杆长、两原动件的转速比、初始角这三个参数变化的规律,这些研究对五连杆的轨迹综合很有帮助。 对于五连杆轨迹的优化问题,在本文中,提出了一种新的设计方法,即通过已知轨迹点规划轨迹曲线。由此可以简化优化过程,这将使五连杆轨迹的优化综合过程更简单,效率更高。在本文最后,通过VB语言进行编程,建立了五连杆的数学模型,通过仿真分析验证了相关理论和计算公式的正确性。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH112
【图文】：

2 五杆机构的结构分析五杆机构是多自由度机构中最基本的机构，对其结构进行分析和研究具有十分普遍的意义。如图 2.1 所示为平面两自由度五杆机构的几种主要的结构型式【14】，其中两连架杆为输入构件，当固定不同的构件作为机架时又可以演化为不同的机构。在此，仅就最基本的平面铰链五杆机构图 2.1-a 进行分析

图 2.2 四连杆机构示意图构具有两个自由度，同时给定机构两个独立的运动既有了实现任意形状的轨迹的可能。自身的柔性，获得性能良好的运动合成机构，首先如图 2.3 所示，此种机构当两原动件做等速运动在能在一段弧上进行运动补偿，即只能在一个自由 D1点，工作点 C 到达 C1处，而轨迹要求的目标曲柄 4 进行一定的调整，进行运动补偿，使曲柄可满足轨迹要求。

图 2.2 四连杆机构示意图构具有两个自由度，同时给定机构两个独立的运动规律 既有了实现任意形状的轨迹的可能。自身的柔性，获得性能良好的运动合成机构，首先研究如图 2.3 所示，此种机构当两原动件做等速运动在运动能在一段弧上进行运动补偿，即只能在一个自由度上进 D1点，工作点 C 到达 C1处，而轨迹要求的目标点是 曲柄 4 进行一定的调整，进行运动补偿，使曲柄 4 转到即可满足轨迹要求。

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 彭于华;六连杆压力机的分析与混合驱动机构运动学分析[D];南京航空航天大学;2010年

2 张兵;一种新的机电一体化机构动力学平衡方法[D];东华大学;2011年

本文编号：2784414