(具有曲線導(dǎo)軌)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型及傳輸特性

1、（具有曲線導(dǎo)軌）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型及傳輸特性（具有曲線導(dǎo)軌）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型及傳輸特性作者：洪琳、李連襟學(xué)校：天津商業(yè)大學(xué)學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院地址：中國天津市郵編：300134郵箱：Honglinsd@摘要——（具有曲線導(dǎo)軌）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是一種介于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)之間的機(jī)構(gòu)，它們最主要的區(qū)別在于：在同樣的條件下，采取一致的輸入速度，其輸出軌跡既不是一條直線，也不是一條圓弧曲線，而是一條很特別的曲線。因此，在相同的情

2、況下，運(yùn)動(dòng)曲線擁有特別形狀時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的輸出路徑。基于閉環(huán)矢量方程和牛頓力學(xué)原理，運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型是按照曲柄滑槽機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn)而建立的。一個(gè)新的曲柄滑槽機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模擬方法已經(jīng)被提出來了。驅(qū)動(dòng)時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)與在模擬其本質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況下，不同位置的阻力被顯示出來了。與現(xiàn)有的離散點(diǎn)分析比較，由于其特征具有嚴(yán)格的求解步驟、負(fù)荷小與高精度，故這個(gè)方法是非?？尚械呐c有效率。這為像這樣的機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的特征提供了一

3、個(gè)有用且可行的測(cè)量方法；同樣能應(yīng)用于其他類型的相關(guān)的桿機(jī)構(gòu)。關(guān)鍵詞：模擬、運(yùn)動(dòng)學(xué)、閉環(huán)矢量、牛頓力學(xué)、輸出路徑。Ⅰ.介紹為了改善連桿的輸出性能，曲柄滑槽機(jī)構(gòu)的輸出路徑是建議受限制的，特別是在重載荷的情況下，曲柄滑槽機(jī)構(gòu)是一種介于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)之間的機(jī)構(gòu)，它們最主要的區(qū)別在于：在同樣的條件下，采取一致的輸入速度，其輸出軌跡既不是一條直線，也不是一條圓弧曲線，而是一條很特別的曲線。所以在某些情況下，當(dāng)曲柄滑槽機(jī)構(gòu)被使用時(shí)，可以獲

4、得一些復(fù)雜的輸出結(jié)果。曲柄滑槽機(jī)構(gòu)如圖1所示；圖1曲柄滑槽機(jī)構(gòu)曲柄AB保持勻速狀態(tài)，連桿BC傳遞運(yùn)動(dòng)到滾子C，并且滾子C沿著曲線f(x)的滑槽移動(dòng)。因此，可以輸出一條特別的曲線。它有一個(gè)廣泛的應(yīng)用：農(nóng)業(yè)收割機(jī)的撥動(dòng)桿裝置，在一些特殊的場(chǎng)合里，需要的是非傳統(tǒng)的鏈傳動(dòng)裝置。此外，在某些情況下，它能代替凸輪機(jī)構(gòu)從而更容易獲得有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)曲柄滑槽機(jī)構(gòu)移動(dòng)時(shí)，將會(huì)有各種各樣的應(yīng)力作用于構(gòu)件上，因此運(yùn)動(dòng)的過程中總是伴隨著力的轉(zhuǎn)換與能量的損耗。當(dāng)

5、新的設(shè)計(jì)方案提出來時(shí)，機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性應(yīng)該可以分析的。其目的是算出每個(gè)接合處與連接點(diǎn)的約束力，并且確定當(dāng)滾子C根據(jù)給定的軌道[1]移動(dòng)時(shí)機(jī)構(gòu)的抗衡力矩。關(guān)于曲柄滑槽機(jī)構(gòu)，趙云博士在其專題論文[2]已經(jīng)詳細(xì)論述了，根據(jù)通過使用離散點(diǎn)規(guī)則的幾何關(guān)系，他在他的論文中指出輸出路徑已經(jīng)被分解了。移動(dòng)參數(shù)的數(shù)值解決方案也被賦予了，這個(gè)方法的缺點(diǎn)是有大量的工作量，精度依賴于離散點(diǎn)的數(shù)量。目前，基于該方法——閉環(huán)矢量方程、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真一直持續(xù)下去才

6、得以使線性關(guān)系函數(shù)被使用[3]。論文的主要目的是當(dāng)曲柄以恒定的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，找出連桿的角速度與滾子C的運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間（比如位移、速度、加速度等等）的關(guān)系，并且獲得一式子：—C點(diǎn)上的滾子在x坐標(biāo)方向上的速率；cx?—C點(diǎn)上的滾子在y坐標(biāo)方向上的速率；cy?D.閉環(huán)加速度矢量方程在非線性方程組，每個(gè)函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)是可以求解出來的，每個(gè)組件的矩陣方程的加速度微分方程可以由如下式子獲得：式子中：—輸出路徑的第二微分方程的常量；(|)xcy—C點(diǎn)上的