扩大摆角的机构——《机构选型基础》之四

前面已述及,在曲柄摇杆机构和摆动导杆机构中,由于分别受到压力角和运动平稳性等条件的限制,所以这些机构从动杆的摆角ψ一般为ψ≤60°～100°。在凸轮机构中从动杆摆角ψ通常还比上值更小些。但是,在工程上往往需要从动杆实现更大的摆角,如在缝纫机的摆梭机构中要求梭芯摆动200°左右,而在袜机针简往复转动机构中摆角竟达360°。在这种情况下,我们就需采用扩大摆角的机构,常见有两种类型:一种为利用连杆机构扩大摆角;另一种为利用齿轮机构扩大摆角。下面分别讨论之。一、利用连杆机构扩大摆角1.导杆机构图1a所示为缝纫机的摆梭机构,其中ABCD为曲柄摇杆机构,DEF为导杆机构;当主动曲柄AB连续回     

可控装载机构动力学分析与优化设计

以新型可控机构式装载机为研究对象,以动臂升降支链关键参数作为设计变量,以第一主动杆在动臂举升过程中最大力矩最小为优化目标,以整体布局、传动角以及奇异性等作为约束条件,建立了动臂升降支链的尺度优化模型;利用复合形法对优化模型进行了数值求解,得到了动臂升降支链各构件最佳尺度参数;并使第一主动杆最大驱动力矩降低了11%。通过基于ADAMS的虚拟样机仿真,仿真结果表明,优化后可控装载机构动态性能得到了明显改善,当动臂位于上极限位置时第一主动杆接近逆运动学奇异位置,功率减小了80%。该研究将为可控机构式装载机性能提升提供依据。     

曲柄摇杆机构中摇杆摆角的调节及其应用

阐述了平面四杆机构演化之一型式——曲柄摇杆机构中摇杆摆角的控制。定量地计算在一些特殊角度0°、15°、30°、45°、60°、75°及90°时,具体怎样调节曲柄与连杆的长度来改变摇杆摆角的大小及改变摆角的位置。并且介绍了在实际应用中,如何在机械结构上通过调节曲柄与连杆的长度进而改变摇杆摆角的大小或者改变摆角的位置。     

确定曲柄机构最小传动角的简便方法

在现有“机械学”方面的有关文献中,讨论铰链四杆机构的传动角时指出,当主动曲柄与机架共线的两个位置时,传动角将出现极值(传动角总取从动摇杆与连杆之间所夹锐角)。比较这两个极值,小者为机构的最小传动角。这种方法需要先求出两个机构     

球面曲柄摇杆机构传动角极值图谱分析

本文推导了球面四杆机构特征机构传动角极值公式,阐明了曲柄摇杆机构与其特征机构传动角之间的关系。并绘制了传动角极值图谱,绘出了图谱应用实例。     

曲柄四杆机构尺寸的优化设计

已知曲柄四杆机构的行程速比系数 K及执行从动件动点的两极限位置 ,采用最优化技术 ,以机构最小传动角最大作为寻优目标函数 ,确定曲柄四杆的类型及其尺寸。     

6R两自由度空间扑翼机构设计与分析

对现有空间连杆机构进行分析改进,提出了一种6R对称布置的具有两自由度的空间扑翼机构。首先,通过对6R空间扑翼机构理论计算和仿真分析,得到了不同杆长对翼尖"8"字形轨迹的影响规律。然后,提出通过调整扑翼平均上反角来提高飞行平稳性的方法。最后,采用Adams对本文设计的机构进行仿真分析,结果表明所设计的空间扑翼机构传动流畅平稳,并满足扑动角和扭转角相位相差90°。     

曲柄四杆机构类型及其尺寸的最优化确定

已知曲柄四杆机构的行程速比系数Ｋ及执行从动件动点的两极限位置，采用最优化技术，以机构最小传动角最大作为寻优目标函数，确定曲柄四杆机构的类型及其尺寸。     

曲柄四杆机构尺寸的优化设计

已知曲柄四杆机构的行程速比系数K及执行从动件动点的两极限位置，采用最优化技术，以机构最小传动角最大作为寻优目标函数，确定曲柄四杆的类型及其尺寸。     

扑翼飞行器驱动机构的优化设计与仿真

针对目前双曲柄双摇杆结构应用在扑翼飞行器设计上较少,研究分析了扑翼驱动机构基于最小传动角最大的优化设计方法。在对传统四杆机构图解法的基础上,建立最小传动角与扑翼机架长度的关系模型。根据鸟类扑翼飞行的仿生条件,导出了机架安装角与扑翼扑动幅值、曲柄驱动角运动方程。利用MATLAB进行求解,确定驱动机构最优设计方案。建立扑翼驱动机构的虚拟样机,在ADAMS平台上进行虚拟运动仿真。结果表明,驱动机构的优化设计模型与扑翼扑动理论参数模型一致,此优化设计方法可行实用。     

Ⅰ和Ⅱ型曲柄摇杆机构的计算机辅助设计

定量分析比较了Ⅰ和Ⅱ型曲柄摇杆机构的传力性能和传动平稳性,推导出Ⅰ和Ⅱ型曲柄摇杆机构的各杆长关系、极位夹角θ的最大值、曲柄位置角ф的可行域,证明了各自最小传动角γ_(min)的出现位置。建立了摇杆摆角φ、极位夹角θ、杆长、位置角ф和最小传动角γ_(min)之间的数理关系。基于Mathematica编制了计算及绘图程序,可迅速直观地确定最小传动角最大的A点位置,快速实现摆角、行程速比系数且传力性能最优的Ⅰ和Ⅱ型曲柄摇杆机构的尺度设计。     

倾转旋翼飞机倾转机构设计及优化

倾转机构在倾转旋翼机过渡飞行阶段起着重要作用。文中以某倾转旋翼机倾转机构为研究对象,建立计算数学模型,研究传动角随作动器固定点变化规律,并以整个倾转过程中传动角算术平均值最大为优化目标,得到作动器固定位置最优点,并以该点为研究目标,当作动器匀速运动时,研究倾转角度及角速度随时间变化规律,为倾转机构控制提供参考。研究结果表明：固定点位置横向距离为4r、纵向距离为0.7r时,倾转过程平均传动角最大为67.369°;当作动器匀速运动时,倾转机构角度接近线性增加,角速度先降低,后提高,呈类抛物线规律。     

平面运动从动件等径凸轮机构运动角的确定

针对平面运动从动件等径凸轮机构，根据机构存在有意义解和保证输出摆杆传动角两个条件，分析并确定了凸轮运动角、输出摆杆摆角及其初始安装角的取值范围，进而绘制了凸轮运动角与摆杆摆角的可选值城图，为谈机构的设计与使用提供了方便。     

按许用传动角综合单曲柄双摇杆式翻板机驱动机构

单曲柄双摇杆式翻板机驱动机构,实为两套共驱动轴的正置式曲柄摇杆机构,但两曲柄具有一相位差.在分析驱动机构工作原理的基础上,给出了其综合问题的准确表述,即:已知机架长度和摇杆摆角,按许用传动角综合正置式曲柄摇杆机构.推导出这类机构最小传动角与杆长及摇杆摆角之间的解析关系,分析最小传动角接近其上确界时的杆长及最大杆长比变化趋势,进而建立了按许用传动角综合正置式曲柄摇杆机构的解析法.给出了翻板机驱动机构综合实例,性能参数分析结果验证了综合方法的正确性和可行性.     

高效曲柄摇杆机构的简易设计法

作者研究了曲柄摇杆机构的杆长偏离优化值对传动角的影响，得出了传动角的相对误差小于连杆相对误差的平方的结论；求出了表达连杆优化尺寸的近似函数。按照该函数计算的机构最小传动角比优化值仅小零点几度从而找到了优化设计的代用方法。     

空间相机调偏流机构的设计与控制

为了减小像移对空间相机成像质量的影响,提高相机分辨率,对空间相机像移补偿方法进行了研究.分析了偏流角产生的原因及调整原理,根据本相机自身特点,设计了高精密像移补偿机构.系统采用正弦机构作为传动形式,以80C31作为偏流角控制器,以步进电机为执行元件,以绝对式编码器作为偏流角测量元件,实现了偏流角位置的闭环控制.由于偏流角调整范围在-4°～ +4°之间,以-4°、-2°、0°、+2°、+4°作为假想偏流角期望值,用编码器测得了10组偏流角调整实际数据.实验结果表明:偏流角控制系统精度可达到2′,满足系统对控制系统精度＜3′的要求,可以实现高精度的像移补偿.     

按最佳传动角设计曲柄摇杆机构的实用线图研究

本文通过建立曲柄摇杆机构最小传动角γｍｉｎ与摆角ψ、极位夹角θ和在辅助圆周上曲柄回转中心位置参数β之间函数关系式；求出了最佳传动角（γｍｉｎ）ｍａｘ和与之对应的曲柄摇杆机构各杆的相对尺寸；利用计算机全面绘制出了（γｍｉｎ）ｍａｘ－ψ坐标系中一系列Ｋ值的等值曲线。系统反映了曲柄摇杆机构综合时各参数的取值范围和对应关系，具有一定的理论价值和实用价值。     

可调球面六杆机构轨迹综合

提出一种用于实现多任务的可调球面六杆StephensonⅢ型机构的轨迹优化综合方法。在研究球面六杆StephensonⅢ型机构轨迹综合的基础上,建立该可调球面六杆机构的多任务轨迹综合方程组,并分析可调球面六杆机构能实现的精确点数、任务数与综合时任选变量数之间的关系。为保证综合所得机构的主动构件能够作单向连续整周旋转和良好的传动质量,对机构的曲柄存在条件和传动角计算公式进行推导,建立球面可调机构综合的优化数学模型,并基于病毒进化遗传算法获取综合结果。病毒进化遗传算法将全局进化和局部进化动态结合,具有良好的收敛速度和收敛稳定性,保证了机构综合问题全局最优解的获取。数值实例验证了综合方法的有效性。     

齿轮四杆机构连杆轨迹的谐波分析与尺度综合

分析了带有预定时标齿轮四杆机构连杆轨迹的谐波成分，讨论了机构的连杆轨迹与连架杆摆角算子之间的内在联系，导出了计算机构实际尺寸和安装位置尺寸的数学公式；提出了建立连架杆摆角算子的数值图谱库，经过模糊识别进行连杆轨迹尺度综合的方法，最后给出了齿轮四杆机构连杆轨迹尺度综合的算例。     

光束指向装置高分辨率传动机构

为满足某型光束指向装置高分辨率、空间紧凑和低成本的需求，结合其负载小、转速低的实际应用特点，设计了一种偏置型扭轮摩擦传动机构。该机构的变传动比特性通过改变主动轮与从动轮的扭角实现，为优选扭角设计区间，研究了扭角对机构位移特性的影响。在分析偏置型扭轮摩擦传动机构运动学特性及扭轮接触区受力、变形情况的基础上，建立了偏置型扭轮摩擦传动的刚柔耦合动力学模型，通过物理样机试验和多体动力学仿真分析，开展了扭角对输出角速度稳定性和角位移分辨率的影响。结果表明：扭角越大，机构输出角速度的波动范围也较大，传动越不平稳。设计的传动机构在扭角不大于80°时能实现平稳传动，且在大扭角条件下，机构能实现0.005°（18″）的低速微步进运动，输出分辨率优于单级圆柱齿轮传动。上述分析为偏置型扭轮摩擦传动机构在光束指向装置传动系统中的应用提供了一种新的思路。