曲柄摇杆机构的运动分析研究 - 图文

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曲柄摇杆机构的运动分析研究

作者：黄帆

来源：《科技视界》2016年第01期

【摘 要】本文介绍平面连杆机构运动分析杆组法，并针对曲柄摇杆机构的运动特性进行分析，给出了曲柄摇杆的数值参数设计方面的理论依据。 【关键词】曲柄摇杆；运动分析；急回特性

【Abstract】This paper introduces the kinematic analysis of the planar linkage mechanism， analyzes the kinematic characteristics of the crank and rocker mechanism， and gives the theoretical basis of the numerical parameters design of the crank rocker.

【Key words】Crank and rocker； Motion analysis； Quick return characteristics 0 前言

曲柄摇杆机构是一种典型的四杆机构之一，由曲柄、摇杆、连杆、机架组成的。曲柄或摇杆通过直接接触将预定的运动传给从动件。由于曲柄摇杆机构可以实现各种复杂的运动要求，而且具有结构简单紧凑的特点，所以广泛应用于各种自动化机器、仪器和装配线，例如在纺织机械、印刷机械以及一些控制系统等装置中，广泛应用着各种类型的曲柄摇杆机构。 具有急回特性的曲柄摇杆机构是常用的曲柄摇杆机构，曲柄的转动使从动件按预定的运动规律摆动。由于曲柄摇杆机构的运动特征依赖于曲柄、摇杆、连杆的长度和行程速比的类型，在常规设计中，为了获得从动件的预定输出运动（位移、速度和加速度），必须合理选择从动件的类型和机构参数后精确地设计曲柄摇杆的数值参数。 1 平面连杆机构运动分析杆组法简介

平面连杆机构的运动分析，早已有成熟的算法，其中阿氏杆组法最为简单有效。大部分连杆机构都是在基本机构上增加一个或多个常用的阿氏杆组构成的。由于阿氏杆组的自由度为零，阿氏杆组具有运动的确定性。就是说，当外部运动副的运动已知时，阿氏杆组中所有构件的运动就可以确定。因此可以预先编写一些常用阿氏杆组子程序，通过调用少数几个杆组子程序，就可以完成各种各样连杆机构的运动分析，因而被广泛接受和应用。为了论述的完整，这里对杆组法作一简要介绍。

用杆组法对平面连杆机构进行运动分析的思路是：先将机构拆成自由度为零的基本杆组和与机架相连的原动件，然后从原动件开始，逐个进行杆组的运动分析，直到完成预定的运动分析任务。对某个杆组作运动分析，是由其外部运动副的运动状态（位置、速度、加速度）求解内部运动副及组成构件的运动状态。一个构件的运动状态由其上一点和一直线的运动状态决