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近似直线运动四杆机构的最优化设计与轨迹模拟

通过对实现近似直线运动的Hoeken型四杆机构的优化分析,利用不同曲柄角度范围内直线误差和速度误差达到最小时的构件比,根据机器设计的需要对实现近似直线运动的四杆机构进行优化。同时给出了应用该方法进行优化及应用COSMOSMotion进行直线轨迹模拟的一个实例。这种优化方法对工程技术人员设计近似直线运动的四杆机构具有指导意义。

现代化农业

21 0 2年第 l (第 3 0期 )期总 9

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近似直线运动四杆机构的最优化设计与轨迹模拟 王国斌。天祥刘 (黑龙江八一农垦大学工程学院,龙江大庆 1 3 1 )黑 6 3 9

摘要:过对实现近似直线运动的 Ho k n型四杆机构的优化分析,用不同曲柄角度范围内直线误差和速度通 ee利 误差达到最小时的构件比,据机器设计的需要对实现近似直线运动的四杆机构进行优化。同时给出了应用该方根法进行优化及应用 COS MOS t n进行直线轨迹模拟的一个实例。这种优化方法对工程技术人员设计近似直线 Mo i o

运动的四杆机构具有指导意义。 关键词:械;化设计;机优四杆机构;似直线运动近

0引言 连杆机构的连杆曲线异常丰富,些不同的运这 动轨迹曲线,满足一些特定的使用要求。其中连可

几何条件, L/ L/如果曲柄 L如 L、 L。为驱动构件,速度叫角是常数,着连杆轨迹的直线部沿 分 Ar:的线速度角度为△ 。将非常接近匀速,过的曲柄通

杆曲线很常见的一种应用是生成近似直线。由于各种机器对直线运动的实际需要,别是在自动生产特机械中,水稻插秧机的纵向进给机构,如实现了秧苗 的问歇直线进给。这些机器包含有各种各样的连杆机构和凸轮从动件系统。在生产过程中,数要求多生产设备具有各种问歇运动功能,产品运动的直且线轨迹及其匀速度相匹配。这样就增加了对直线机 △

构的需求,包括通过直线轨迹时能作近似匀速运动。 用曲柄滑块机构很容易获得一个接近完美的直线运 动。

但是完全用于导向的曲柄滑块机构的造价和润

滑油问题仍然比铰链连杆机构大。此外,块的速滑 度分布接近正弦曲线,非匀速。与其它类型直线远

图 1 Hok n型四杆机构示意图 ee

通过把曲柄角度△与整周 3 0角的比值作为 6。构件比的函数, Ho k n型机构的直线误差和速对 ee度误差进行分析。直线误差£和速度误差 e 用符 号定义如下: m a L一 m i x nL £ 一

导向机构相

比,铰链连杆直线机构具有结构简单、易于制造和安装等优点,对直线精度要求不高的场在合具有广泛的应用。实现近似直线运动的四杆机构 有很多,文以 Ho k n型机构为例进行优化设计本 ee 及 C MOS t n运动轨迹模拟。 OS Mo i o

! !≤§:

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△z

l近似直线运动的四杆机构分析 Ho k n型机构提供的是一个曲柄摇杆机构, ee 这是一个直线度与近于匀速度的最佳组合,构可机以由一个电动机驱动曲柄来完成机构运动。它的几何配置、寸和连杆轨迹如图 1所示。尺 由于 C线的角度是给定的 y— l O,且 P 8。并

m a L一 m i x nL e 一

!妄堡一::冬

2近似直线运动的四杆机构的优化 通过以上分析,曲柄角度△从 1 0~t 0对, 2。 8。 分别计算了 4种情况的结构误差,到了从 1 0~得 2。 1 0范围内直线误差和速度误差最小时的构件比, 8。 如表 1表 2所示。在设计近似直线运动的四杆机、

L z— L。一 C P,因此只有 2个构件比需要确定其 收稿日期: 0 1 1 - 5 2 1 - 1 1

构时,根据表中的构件比来计算构件的长度。可

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