平面3_RRR型混联机构的曲柄条件和可动性研究_何水琴
《曲柄连杆机构》课件
在曲柄连杆机构中，活塞在气缸内进行往复运动，由于连杆的摆动，使得活塞的直线运 动转变为曲轴的旋转运动。在这个过程中，曲轴的旋转运动将能量输出，驱动车辆或其 他机械运动。曲柄连杆机构的特点在于其能够将活塞的往复运动转变为旋转运动，从而
实现能量的高效转换。
分类与应用
总结词
曲柄连杆机构有多种分类方式，如按照曲轴 的形状可分为直列式和V型式，广泛应用于 汽车、摩托车等动力机械中。
缸体的材料选择也很重要，通常采用高强度合金钢或不锈钢制造，以提高其使用寿 命。
03
曲柄连杆机构的工作特性
运动特性
曲柄连杆机构是发动机中的重要 机构，它将活塞的直线运动转化 为曲轴的旋转运动，实现发动机
的做功过程。
曲柄连杆机构的运动特性包括曲 轴的旋转运动、活塞的往复直线
运动以及连杆的摆动运动等。
优化方法
采用数学建模、数值分析和计算机仿 真等方法进行优化设计。
优化流程
建立曲柄连杆机构的数学模型→确定 优化变量和约束条件→选择合适的优 化算法→进行优化计算→分析优化结 果→改进设计。
优化实例与结果分析
优化实例
以某实际应用的曲柄连杆机构为例，进行优化设计。
结果分析
通过对比优化前后的性能指标，分析优化效果。例如，运动性能提升、能耗降 低、振动减小等。同时，对优化后的曲柄连杆机构进行实验验证，确保优化结 果的可靠性和实用性。
05
曲柄连杆机构的常见问题与维护
常见问题与原因分析
01
02
03
04
曲柄连杆机构异响
由于润滑不良、装配间隙不当 或零件疲劳损坏等原因，可能 导致或曲轴轴瓦材料疲劳 极限较低可能导致曲轴轴瓦烧 蚀，影响曲柄连杆机构的正常 运转。
RRR平面连杆机构的动态仿真
本科毕业设计（论文）通过答辩RRR平面连杆机构的动态仿真摘要：平面连杆机构的动态仿真分为机构的运动分析和动力分析两种。
机构的运动分析，主要获得机构中某些构件的位移、角速度和角加速度，以及某些点的轨迹、速度和加速度，它是机械设计及评价机械运动和动力性能的基础，也是分析现有机械优化综合新机械的基本手段；机构的动力分析，主要是在运动学分析的基础上，由已知工作阻力，求出运动副的约束反力和驱动力（或力矩），为选择和设计轴承、零部件强度的计算及选择原动机提供理论依据。
本文用矢量和矩阵理论建立了适用于MATLAB／SIMULINK仿真的曲柄、RRRⅡ级杆组运动学和动力学数学模型，以该数学模型编制了M函数仿真模块，对给定的RRR四杆机构和RRR-RRR六杆机构进行了建模和仿真，通过仿真得到各转动副的反力及驱动力矩．其主要目的是以构成机构的基本杆组为仿真模块，搭建杆组MATLAB／SIMULINK 仿真模型，可以对不同类型平面连杆机构进行运动学和动力学仿真和分析。
关键词：连杆机构运动学动力学 MATLAB/SIMULINK 仿真指导老师签名：本科毕业设计（论文）通过答辩Dynamic Simulation of RRR Planar LinkageAbstract: Dynamic simulation of planar linkage is divided into two types of kinematic analysis and dynamic analysis. The Kinematic analysis, which is the basis of the mechanical design, evaluation of mechanical motion and the dynamic performance, and it is the basic of Analyze Optimal Synthesis of new machinery of existing machinery. the main access to institutions of certain components of the displacement, angular velocity and angular acceleration, and some points of track, speed and acceleration. The Dynamic Analysis, which provides a theoretical basis for Selecting and designing of bearings, parts strength calculation and selection of the original motivation, Constraints derived anti-vice campaign and the drive force (or torque) based on the analysis of kinematics and the Working resistance.In this paper, using vector and matrix theory applicable to the MATLAB / SIMULINK simulation of the crank, RRR Ⅱ class bar group mathematical model of kinematics and dynamics, and using this mathematical model draw up M Function Simulation Module, a RRR four -bar linkage and a RRR-RRR six institutions were taken as example ,the procedures of modeling and simulating. Obtain the deputy of the anti-rotation force and driving torque through the simulation. Its main purpose is to constitute the body of the bar group Simulation Module, building the MATLAB / SIMULINK simulation model for the bar group, to do the kinematic and dynamic simulation and analysis for different types of planar linkage.Keyword: Linkage Kinematics Dynamics MATLAB/SIMULINK SimulationSignature of Supervisor:目录1 绪论1.1选题的依据及意义 (3)1.2国内外研究概况及发展趋势 (3)1.3研究内容及实验方案 (6)2 曲柄、RRRⅡ级杆组的MTALAB运动学仿真2.1用MATLAB实现牛顿-辛普森求解 (7)2.2用MATLAB进行速度分析 (6)2.3曲柄、RRRⅡ级杆组MATLAB运动学仿真模块 (7)2.4四杆机构的MATLAB运动学仿真 (12)2.5四杆机构MATLAB运动学仿真结果 (13)3 曲柄、RRRⅡ级杆组的MTALAB动力学仿真3.1曲柄、RRRⅡ级杆组MATLAB动力学仿真模块 (17)3.2四杆机构的MATLAB动力学仿真 (19)3.3四杆机构MATLAB仿真模型的初值确定 (23)3.4四杆机构MATLAB动力学仿真结果 (23)4 RRR-RRR六杆机构的MTALAB运动学仿真4.1 RRR-RRR六杆机构 (26)4.2 RRR-RRR六杆机构MATLAB仿真模型 (26)4.3 RRR-RRR六杆机构MATLAB真模块 (28)4.4 RRR-RRR六杆机构MATLAB仿真模块中初值的确定 (29)4.5 RRR-RRR六杆机构MATLAB运动学仿真结果 (29)5 RRR-RRR六杆机构的MTALAB动力学仿真5.1 RRR-RRR六杆机构 (35)5.2 RRR-RRR六杆机构MATLAB仿真模型 (35)5.3 RRR-RRR六杆机构MATLAB仿真模块 (37)5.4 RRR-RRR六杆机构MATLAB仿真模块中初值的确定 (38)5.5 RRR-RRR六杆机构MATLAB运动学仿真结果 (38)总结 (41)参考文献 (43)致谢 (45)1 绪论1.1选题的依据及意义平面连杆机构是许多构建用低副（转动副和移动副）连接组成的平面机构。
第三章 平面连杆机构及其设计-样稿-李瑞琴汇编
第三章 平面连杆机构及其设计内容提要：本章以平面四杆机构的运动学特性和综合为主线。
其主要内容有：介绍平面连杆机构的特点和应用；阐明平面连杆机构的基本类型及其演化方法；探讨平面连杆机构的运动特性，重点探讨平面四杆机构的设计的图解法及解析法；给出平面连杆机构的计算机辅助设计的流程及实例；拓展阅读部分介绍平面多杆机构的设计。
§3.1 平面连杆机构的类型和应用3.1.1 平面连杆机构的特点连杆机构是由低副将若干构件联接而成的，故又称为低副机构。
连杆机构可根据其构件之间的相对运动是平面运动还是空间运动，分为平面连杆机构和空间连杆机构；又可根据机构中构件数目的多少分为五杆机构、六杆机构等。
一般将五个或五个以上的构件组成的连杆机构称为多杆机构。
单闭环的平面连杆机构的构件数至少为4，因而没有平面三杆机构；单闭环的空间连杆机构的构件数至少为3，因而可由三个构件组成空间三杆机构。
平面连杆机构是若干个构件用平面低副(转动副、移动副)连接而成，各构件在相互平行的平面内运动，又称为平面低副机构。
由于平面连杆机构能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，且低副不易磨损而又易于加工，以及能由本身几何形状保持接触等特点，因此广泛应用于各种机械及仪表中。
平面连杆机构的不足之处主要有两点，其一是连杆机构中作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难以完全平衡；其二是连杆机构较难准确实现任意预期的运动规律，设计方法较复杂。
连杆机构中应用最广泛的是平面四杆机构，它是构成和研究平面多杆机构的基础。
本章主要讨论平面四杆机构及其运动设计问题。
3.1.2 平面四杆机构的基本型式如图3.1所示，所有运动副均为转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本型式。
其它型式的四杆机构都可以看成是在它的基础上通过演变而成的。
在此机构中，构件4称为机架，与机架以运动副相联的构件1和构件3称为连架杆。
在连架杆中，能绕其轴线回转360° 者称为曲柄；仅能绕其轴线往复摆动的，称为摇杆。
三齿轮联动双曲柄四环板式针摆行星传动的动力学研究
摆线 针轮 行星 传动 以其传 动 比范 围大 、 构 紧凑 、 结 传动 效率 高等 一系 列优点 在各 个工业 领 域得 到 了广 泛
的应 用 … 。而 新 型 的 三 齿 轮 联 动 双 曲柄 四环 板 式 针
参数 的修改 ， 各 型样 机 的试 验验 证 将 消 耗 大 量 的 财 对
力 和物 力 ， 同时对 于新产 品的开发 设计 也是 不经 济 的 ，
因此 有 必要在 设计 阶段 对产 品 的动力 学性 能进行 分 析
验证 。
摆 行 星减速 器 除具 有 传 统 摆 线 针 轮传 动 的 优 点外 ， 还 克服 了传统 结构 因转 臂轴 承在行 星轮 内尺 寸和 承载 能
功 能 都 件
三 齿 轮联 动双 曲柄 四环 板 式 针 摆 行星 传 动 的动 力学 研究
鲍君 华 何卫东
（ 大连 交 通大 学机 械 工程 学 院， 宁 大连 １ ６ ２ ） 辽 １ ０ ８ 摘 要 ： Ｐ ｏ Ｅ软 件 系统 下 建立 完整 的 三 齿轮联 动 双 曲柄 四环 板 式针 摆 行 星减 速器 虚 拟装 配 实体 模 型 ， 在 ｒ／
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｓ ｅ ｌ ｄ ｌ ｆｄ ｕ ｌ ｒ ｎ ｉ ｇ ｌｔ —ｔ ｐ ｎ－ｃ ｃ ｏｄ ｌｇ ａ ｌｎ ｔｒ ｒｖ ｔ ｈ ｅ ｅ ｒ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｅ ａ ｓ ｍｂ ｙ ｍｏ ｅ ｓｏ ｏ ｂ ｅ ｃ ａ ｋ ｒｎ —ｐ ａｅ ｙ ｅｐｉ ｙ ｌｉ ａ ｅ ｒｐ ａ ｅ ａ ｙ ｄ ｅ ｗｉ ｔ ｒ ｅ ｇ ａ ｓ ｉ ｈ ａ ｅ ｂ ｉｔｉ ｏ ｒ ｕ ｌ ｎ Ｐｒ／Ｅ ｏｔ ｒ ｙ ｔ ｍ． Ｔ ｉ ａ ｅ ｉ ｌｔｓ ｔ ｅ ｗｏ ｋ ｎ ｒ ｃ ｓ ｆｒ ｄ ｃ ｒ ａ ｄ ｂ ｉｄ ｙ ｓｆ ｗａｅ ｓ ｓｅ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｓｍｕａ ｅ ｈ ｒ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｅ ｕ ｅ ｎ ｕ ｌ ｓ ｄ － ｎ ｍｉ ｄ ｌ ｎ ｔ ａ ｅ ｏ ａ ｃ ｍｏ ｅｓ ｏ ｈｅ ｂ ｓ ｆＡＤＡＭＳ ｓ ｆｗａ ｅ ｏｔ ｒ ．Ｔｈ ｓ ｔ ｄ ｌ ｆｖ ｒｕ ｌｐ ｏ ｏｙ ｅ ｏ ｙ ａ ｃ ａ ａ ｙ ｕ ｈｅ ｍｏ ｅｓｏ ｉｔ ａ ｒ ｔｔ ｐ ｓ ｆｒｄ ｎ ｍｉ ｎ ｌ— ｓｓ ａ ｅ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ｃ ｒｅ ｔｙａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｙ ａ ｃ ａ ａｙ ｉ ｎ ａｃ ｌｔｏ ｒ ｌｏ ｃ ｍｐ ｌｄ ｆ ｒｔ ｓ ｋ ｎ ｉ ｒ ｓａ ｌｓ ｅ ｏ ｒ ｃ ｌ ｎ ｈ ｎ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｎ ｌ ｓｓａ ｄ ｃ ｌ ｕ ａｉｎ ａ ｅａ ｓ ｏ ｉｅ ｏ ｈｉ ｉ ｄ ｏ ｉ ｅ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔｗｏ ｋｉｇ ｃ ｎｄｔｏ ． Ｔｈ ｅ ｔｖ ｒｆｃ ｔｏ ｓ ｄ ｎ ｎ ｌｂｏａ ｏ ，ｃ ｍｂｎｉ ｇ ｗｉｈ ｔ ｅ ｆｄｒｖ ｎ ｄｆ ｒ ｎ ｒ ｎ ｏ ｉ ｎ ｆ ｉ ｅ ｔｓ ｅ ｉ ａｉｎ ｉ ｏ ｅ ｉ ａ ｒ ｔｒ ｉ ｙ ｏ ｉ ｎ ｔ ｈ
平面五杆机构双曲柄存在的充要条件研究_李学刚
(3)
图 2 极值出现位置示意图
五杆机构双曲柄 存在的充 分条件 是指 : 机构 的几何 尺 寸满足一定条件时 , 两原 动件按 任意规 律作整 周运动时 的 每一时刻 , 五杆机构都 满足装 配条件 。 要 确定曲 柄存在 的 充分条件 , 应找出机构在 运动过 程中的 极端位 置 , 确 定 BD 之间的最大距 离 lm ax和 最小 距离 l m i n , 使其 满足 装配 条件 。 现分别按连架杆和机 架长度的不同组合分情况讨论 。 (1) l1 、 l4 、 l5 三 杆中 最长杆 之长 大于其 余两 杆长度 之 和如图 2( a )所示 , 在这种情况下 BD 之间的最大距离为 lm ax = l1 + l4 + l5 (4) BD 之间最小距离在 l5 最长 时出现在 图 2( b)处 , 在 l1 最长时出现 在图 2( c)的 虚线 位 置 , l4 最 长 时出 现 在 图 2 ( c) 的实线位置 , 由此可得
随着机构 学的发展和 研究领域的 拓宽 , 混合驱动 机电 系统成为目前机构学研究领域 的一个热点 。 二自由度平面 五杆机构作为研究混 合驱动机构的基础已日益受到国内外 学者的重视 。 曲柄 存在 条件 作为 五杆 机构 分析 设 计的 前 题 , 已有文献对此 进行 了研究 , 文 献 [ 1 ～ 3] 对 五杆 机构 的 可动性作了研究 , 并给出了五杆机 构可动性 条件 , 文献 [ 5] 将五杆机构按尺寸类 型分类进行研究得出了五杆机构曲柄 存在的充分条件 。 但 作者在 研究过 程中发现 , 五 杆机构 双 曲柄存在充分条件对五杆机构 的尺寸要求比较严格 。 若按 充分条件对五杆机 构进行 优化设计 , 很 难设计 出既满足 运 动要求 , 结构又紧凑的 机构 。 因为 充分条 件中严 格的尺 寸 要求影响了五杆机 构各杆 长的取值 空间 , 使其 在优化设 计 中很难得到真正的 最优解 。 因此 , 仅对曲 柄存在 的充分 条 件研究是不够的 , 还需对曲柄存在的必要条件进行研究 , 即 在考虑输入 运动 规律 的前 提下 研究 曲 柄存 在条 件 。 文 献
《曲柄连杆机构的构造与维修》讲解教学课件
第2章 曲柄连杆机构的构造与维修
讲解教学课件
学习目标
知识目标 1.能够正确描述曲柄连杆机构的组成、构造和装配关系； 2.能够正确叙述曲柄连杆机构主要机件的受力情况和工作 原理； 3.能够正确描述曲柄连杆机构的装配要求。 能力目标 1.会进行易损零件检测、修理或更换； 2.会进行曲柄连杆机构的装配与调整； 3.能对曲柄连杆机构常见故障进行分析、判断，并能排除 故障。
前端
后端
讲解教学课件
飞轮
功用 1.贮存能量：在作功行程贮存能量，用以完成其他三
个行程，使发动机运转平稳。 2.利用飞轮上的齿圈起动时传力。 3.将动力传给离合器。 4.克服短暂的超负荷。
飞轮
第二节 曲柄连杆机构的维修
讲解教学课件
磨损规律
一、气缸体的修理
气缸磨损的测量
在活塞的全行程的上、中、下三个断面。 每个断面必须测量发动机纵向和横向两条直径。 气缸圆度误差。 气缸圆柱度误差。
讲解教学课件
气缸盖
1.结构 气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和 进排气门座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。
讲解教学课件
燃烧室
楔形燃烧室 1)气门斜置，气流导流较好，充气效率高； 2)有挤气—冷激面，可形成挤气涡流； 3)燃烧速度较快，CO和HC排放较低而NO排放稍高。
盆形燃烧室
讲解教学课件
四、曲轴飞轮组
曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、带轮、正时齿轮（或链轮）等 组成。
一、 曲轴 功用 1. 把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。 2. 驱动配气机构及其他附属装置。 材料 大多采用优质中碳钢或中合金碳钢。有的采用球墨铸铁。 构造 曲轴包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、后端 轴等，一个连杆轴颈和它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。
3-RRR并联机构灵巧度分析
端 分 别铰 接在 静平 台 上 ， 分 支 的 另一 端 则铰 接 在 三 角
唯一 确定 ， 因此 ， 机 构应 在实 际操作 中尽 量 地 避 免 奇异 位形 。理 论 上 讲 ， 当并 联 机 构 的位 姿 接 近 奇 异 位形 时 ， 机构 的雅 可 比矩 阵会 成 为病态 矩 阵 ， 继 而 造
成 机构 逆 矩阵 的精 度 降低 ， 这种 衡 量 机 构 运 动失 真 程 度 的指 标 称为 灵巧 度 。并联机 构 的灵巧 度属 于一 种 运
动 学性 能 指标 ， 它是 用 来 描述 机 构输 出运 动 （ 力） 与输
人 之 间的失 真 程度 ， 同时 还 可 以定 量 衡 量 机 构远 离 奇 异点 的程度 。雅 可 比矩 阵 的条 件数 、 可操 作 数 则 是 衡 量并 联 机构 灵 巧度 的常 用指标 。本 文主要 利 用可操 作 数 和条 件数 来对 ３ 一 ＲＲ Ｒ并联 机构 进行灵 巧 度分 析 。
Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 软 件是 世 界 上 第 一 个 基 于 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗｓ 开发 的 三 维 Ｃ ＡＤ 软 件 系统 。功 能强 大 、 易 学 易 用 和
位 姿时 ， 选取 任一 固定 铰 支座 的旋 转 中心 如 点 Ａ 为原
点， 点 Ａ 与 另外 两 个 铰 支 座旋 转 中心 点 Ｇ、 点 Ｄ 的连 线 ＡＧ、 ＡＤ 分 别 为 和 轴 （ ＡＧ 上 ＡＤ） ， 垂 直 于 ３个 固定 铰 支座 所在平 面 且过 点 Ａ 的直 线 为 Ｙ轴 ； 同 时假
关 键 词 ：螺 旋 理 论 ；运 动 雅 可 比矩 阵 ； 灵 巧 度 ；并 联 机 构 中 图分 类 号 ：ＴＰ ３ ９ １ ． ７ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
机械设计基础(第五版)_杨可桢主编_课后习题答案之欧阳歌谷创编
机械设计基础（第五版）课后习题答案(完整版)欧阳歌谷（2021.02.01）杨可竺、程光蕴、李仲生主编1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。
图1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图图 1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图1-5 解1-6 解1-7 解1-8 解1-9 解1-10 解1-11 解1-12 解1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件1、3的角速比为：1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示，构件3的速度为：，方向垂直向上。
1-15解要求轮1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即，和，如图所示。
则：，轮2与轮1的转向相反。
1-16解（ 1）图a中的构件组合的自由度为：自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运动。
（2）图b中的CD 杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。
故图 b中机构的自由度为：所以构件之间能产生相对运动。
题 2-1答 : a ），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
题 2-2解 : 要想成为转动导杆机构，则要求与均为周转副。
（ 1 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图 2-15 中位置和。
在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）；在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）。
综合这二者，要求即可。
（ 2 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图 2-15 中位置和。
在位置时，从线段来看，要能绕过点要求：（极限情况取等号）；在位置时，因为导杆是无限长的，故没有过多条件限制。
（ 3 ）综合（ 1 ）、（ 2 ）两点可知，图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件是：题 2-3 见图 2.16 。
图 2.16题2-4解: （1 ）由公式，并带入已知数据列方程有：因此空回行程所需时间；（ 2 ）因为曲柄空回行程用时，转过的角度为，因此其转速为：转 / 分钟题 2-5解: （ 1 ）由题意踏板在水平位置上下摆动，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。
基于球齿轮平面3RRR并联机构运动学研究
基于球齿轮平面 3RRR并联机构运动学研究薛明瑞1浙江工业职业技术学院浙江绍兴312000摘要：针对并联机构工作空间较小的问题，本文通过将球齿轮齿盘机构与平面3RRR机构相结合，实现将平面移动转换成空间转动，既保持并联机构刚度较大、承载能力强等特点，也扩展了其工作空间。
关键词：球齿轮；3RRR并联机构；运动学0引言并联机器人或并联机构[1]（PM）可定义为由多个并行链构成的闭环运动系统，即指由末端执行器（动平台）、机架（定平台）以及连接于两者之间的2条或2条以上的独立运动链组成，且以并联方式驱动的闭环机构。
并联机器人有着工作空间小、刚度大、灵活性好、承载能力强、精度高、自重负荷小、动力学性能好等优点，被广泛应用于飞行模拟器、微动定位机器人、数控加工中心等。
随着工业水平的不断提高，零件造型越来越复杂，加工精度要求不断提高，对机床实现多轴加工的要求越来越迫切。
并联机床可实现多轴联动，对复杂曲面零件进行加工，但其存在工作空间小，外形体积较大的缺点。
球齿轮传动具有两个运动自由度, 可将平面运动转换成二维转动。
本文采用平面3RRR机构与球齿轮传动机构相结合如图1所示，实现对大型复杂零件的加工。
图1七轴并联机床1 平面3RRR 并联机构运动分析由图2所示平面3RRR 并联机构定平台A 1A 2A 3为边长l 1的正三角形，动平台C 1C 2C 3为边长l 4的正三角形，A 1B 1= A 2B 2= A 3B 3=l 2， B 1 C 1= B 2 C 2= B 3 C 3=l 3，A i B i 与x 轴的夹角为θi ，动平台x 1轴与x 轴的夹角为θ。
图2平面3RRR 并联机构运动简图 根据几何关系[2,3]可得，B i 坐标与各输入θi 关系为：Ci在动坐标系的坐标为：Ci在定坐标系中的坐标与(x,y,θ)之间的关系为：再由约束方程求出θi与(x,y,θ)之间的关系。
2球齿轮齿盘机构的运动分析在球齿轮齿盘机构中,若齿盘为主动件时,可将齿盘沿 x-y方向的平动, 转换为球齿轮的二维旋转运动。
曲柄—连杆混合驱动五杆机构的分析与综合的开题报告
曲柄—连杆混合驱动五杆机构的分析与综合的开题报告一、研究背景与目的随着工程技术的发展，机器人用途越来越广泛，需要满足更高的运动性能和精度要求。
五杆机构是一种常用的机械运动链，具有结构简单、建模容易、运动灵活等优点，因此被广泛应用于机器人领域。
曲柄-连杆混合驱动五杆机构作为五杆机构的一种变形，具有独特的结构和运动形态，现在也已经开始应用于机器人的设计中。
本文的研究目的在于对曲柄-连杆混合驱动五杆机构进行分析和综合设计，为机器人领域的研究和应用提供一些参考。
二、文献综述关于五杆机构的研究已有较为成熟的理论基础和实验验证，例如，Gosselin等人曾对五杆机构的情况进行了分析，并将其应用于机器人的设计和运动控制中。
Chen和Huang则对五杆机构进行了优化设计，改进了其精度和耐久性。
而对于曲柄-连杆混合驱动五杆机构的研究相对较少，目前仍缺乏全面的研究和分析。
Soulat等人研究了曲柄-连杆混合驱动机构的动力学性能，发现在特定运动条件下，这种机构可以产生平稳的周期运动。
Yu等人提出了一种基于曲柄-连杆混合驱动机构的新型机器人手臂设计，具有快速、高精度、稳定的性能。
三、研究内容和方法1.对曲柄-连杆混合驱动五杆机构的结构和运动学特征进行分析和建模，并进行运动仿真和验证；2.对曲柄-连杆混合驱动五杆机构的静力学和动力学进行分析，探讨其运动效率和负载能力；3.开展曲柄-连杆混合驱动五杆机构的优化设计，提高其运动性能和精度；4.在以上研究基础上，结合机器人实际应用，进行曲柄-连杆混合驱动五杆机构的综合设计和实现。
研究方法包括理论分析、运动仿真、CAD设计、参数优化及实验验证等。
四、预期成果1.对曲柄-连杆混合驱动五杆机构的结构和运动学特征进行全面分析和建模，为其理论研究提供参考；2.对曲柄-连杆混合驱动五杆机构的静力学、动力学和优化设计进行研究和探讨，提高其运动性能和精度；3.基于曲柄-连杆混合驱动五杆机构，进行机器人实际设计和应用，实现相关机器人控制和运动控制的目标。
混合驱动平面两自由度五杆机构的完全分类
混合驱动平面两自由度五杆机构的完全分类
方新国;邹慧君;周双林
【期刊名称】《机械科学与技术》
【年(卷),期】2003(022)001
【摘要】不使用传递角而利用四杆开链机构工作空间的位置关系及可装配条件,分析满足混合输入要求的所有五杆机构类型和它们的不等式.它比利用传递角得出的不等式更能确定尺寸关系.根据在混合五杆机构的四个杆中,可能为曲柄的杆的个数,将它分为三种类型:无条件三曲柄两种、无条件两曲柄十种和无条件单曲柄十六种.根据五杆机构不出现奇异性的条件,进一步得到满足混合输入要求且不出现奇异位置的五杆机构的三种类型.这三种类型为混合五杆机构尺度综合提供重要的尺寸约束条件,同时也为混合五杆机构的分析和设计提供重要的理论基础.
【总页数】4页(P74-76,79)
【作者】方新国;邹慧君;周双林
【作者单位】上海交通大学,机械工程学院,上海,200030;上海交通大学,机械工程学院,上海,200030;上海交通大学,机械工程学院,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】TH112
【相关文献】
1.基于DE优化方法的混合驱动平面五杆机构实现点位对应综合 [J], 魏宏;谢进;陈永
2.混合驱动平面二自由度五杆机构运动性能分析 [J], 严慕容
3.混合驱动平面五杆并联机构的工作空间研究 [J], 彭利平;訾斌
4.混合驱动平面五连杆机构优化设计与迭代学习控制 [J], 曹建斌;訾斌
5.混合驱动平面两自由度七杆机构最优运动规划 [J], 方新国;邹慧君;郭为忠;梁庆华
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
可重构单驱动3-RRR平面并联机构连杆曲线与姿态的数值解法
第42卷第5期兵工学报Vol.42No.5 2021年5月ACTA ARMAMENTARII May2021可重构单驱动3-RRR平面并联机构连杆曲线与姿态的数值解法李庠，李瑞琴，李辉，宁峰平(中北大学机械工程学院，山西太原030051)摘要：针对3自由度3-RRR平面并联机构驱动与控制复杂、能耗大的问题，利用平行四边形运动链将其约束为单驱动3-RRR平面并联机构。
通过数值解法计算单驱动3-RRR平面并联机构的连杆曲线与姿态，并分析重构对连杆曲线与姿态的影响。
基于Freudenstein方程推导该机构的输入-输出方程;采用迭代算法建立方程的数值求解方法;通过改变机构的初始输入角，提出一种机构构型的可重构方法。
给出一组机构参数作为数值算例，求解得到机构的两种构型，称为构型I和构型域，以构型I为算例，计算得到构型I重构前后的连杆曲线与姿态随输入角变化的规律。
结果表明：理论曲线与仿真曲线相吻合，验证了求解方法的正确性；重构能够显著改变构型I连杆曲线与姿态。
关键词：3-RRR平面并联机构；单驱动；输入-输出方程；可重构；连杆曲线中图分类号：TH112.1文献标志码：A文章编号：1000-1093(2021)05-1074-09DOI：10.3969/j.issn.1000-1093.2021.05.020A Numerical Solution of Coupler Curve and Orientation for ReconfigurableSingle-driven3-RRR Planar Parallel MechanismLI Xiang,LI Ruiqin,LI Hui,NING Fengping(School of Mechanical Engineering,North University of China,Taiyuan030051,Shanxi,China)Abstract:For complex driving and control and high energy consumption of3-DOF3-RRR planar parallel mechanism,the parallelogram kinematic chain is used to constrain the mechanism to a single-driven3-RRR planar parallel mechanism.The coupler curve and orientation of the single-driven3-RRR planar parallel mechanism are calculated using numerical method.The influence of reconfiguration on the coupler curve and orientation are analyzed.The input-output(IO)equation of the mechanism is derived based on Freudenstein equation.The numerical solution method of the equation is established using iterative algorithm.By changing the initial input angle of the mechanism,a reconfigurable method of mechanism configuration is proposed.A set of mechanism parameters was given as numerical example, and two kinds of configurations of the mechanism,which are called configuration I and configuration II,收稿日期：2020-07-20基金项目：山西省重点研发计划项目(201803D421027、201903D421051)；山西省面上青年基金项目(201801D221235)作者简介：李庠(1996—)，男，硕士研究生。
3_RRR并联机构动力学参数辨识模型_孙红旗
3-RRR 并联机构动力学参数辨识模型*孙红旗1林星河2（1佳木斯大学机械工程学院，佳木斯154007）（2清华大学精密仪器与机械学系，北京100084）Dynamic model of 3-RRR parallel mechanism for parameter identificationSUN Hong-qi 1，LIN Xing-he 2（1Jiamusi University ，Jiamusi 154007，China ）（2Department of Precision Instruments ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ）文章编号：1001-3997（2009）10-0134-02【摘要】根据运动学模型，推导了3-RRR 并联机构的雅可比矩阵。
在每一个运动构件上选择一个适当的关键点，从而使运动构件的偏角速度矩阵和关键点的偏速度矩阵中不包含基本动力学参数。
相对于这些关键点，计算出每一个运动构件的惯性力和力矩。
基于虚功原理，从惯性力和力矩中提取基本动力学参数，推导出3-RRR 并联机构动力学参数辨识模型。
关键词：并联机构；动力学参数；动力学参数辨识【Abstract 】Based on the inverse kinematic model ，the Jacobian matrix of the 3-RRR parallel mecha －nism is derived.A pivotal point is selected for each moving body such that the base dynamic parameter is not included in the partial angular velocity matrix and partial velocity matrix.The inertia force and torque of each moving body about the pivotal point are computed.By using the virtual work principle ，the dynamic model for dynamic parameter identification can be derived by extracting the base dynamic parameter from the inertia force and torque.Key words ：Parallel mechanism ；Base dynamic parameter ；Dynamic parameter identification中图分类号：TH16，TP242文献标识码：A＊来稿日期：2008-12-16＊基金项目：国家自然科学基金项目（50775216）1前言在动力学参数辨识过程中，首先需要建立线性化动力学模型。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
文章编号:1004-2539(2013)11-0009-05平面3-RRR 型混联机构的曲柄条件和可动性研究何水琴 李瑞琴(中北大学机械与工程自动化学院, 山西太原 030051)摘要 在传统平面三支链并联机构的基础上,提出一种平面三自由度混联机构。
通过杆件的曲柄条件研究了机构的可动性。
扩展了可装配性定理和可动性准则,并应用这些准则对该混联机构中存在的曲柄进行了详细的分类。
根据杆件尺寸之间的约束条件,推导出机构的曲柄条件,由该条件能快速判断机构中曲柄的存在性和机构类型,为该机构的深入研究提供了基础。
关键词 3-RRR 平面混联机构 曲柄 可动性Research on Crank Condition and Rotatabilityof a Planar 3-RRR Hybird MechanismHe Shuiqin Li Ruiqin(School of Mechanical and Po wer Engineering ,North University of China ,Taiyuan 030051,China )A bstract A planar thr ee DOF hybrid mechanism is proposed based on the traditional planar three -limb paral -lel mechanism .The rotatablility of the hybrid mechanism is investigated by the crank condition .The theorem of the as -semblability and rotatability criterion are extended and these criteria are applied to detailly classfy the crank types for the hybrid mechanism .The crank conditions of the hybrid mechanism are deduced according to link constraint dimen -sions .The conclusions are helpful for quickly judging the existence and the type of crank situations .It is the base to further research about the hybrid mechanism .Key words 3-RRR Planar hybrid mechanism Crank Rotatability0 引言少自由度并联机构与传统串联机构组成混联机构,更好地融合了串、并联机构的优点,非常适合于航空、航天、汽车等领域具有复杂自由曲面零件的加工任务,因此具有广阔的应用空间和前景[1]。
为此提出一种平面三自由度混联机构[2],对其曲柄存在条件和可动性进行了深入的研究。
1 机构构型传统三自由度平面并联机构由一个动平台、一个静平台和三条支链组成。
Merlet[3]列出了所有可能的平面机构构型。
如果仅考虑三支链平面三自由度机构,那么很多新型机构将得不到发现和进一步研究。
本文中我们提出一种平面三自由度混联机构。
这种机构由传统的3-RRR [4]机构演变而来,如图1所示。
2 机构的装配性在n 杆机构中(n ≥3)形成单闭环链,根据Ting [5]504-507可动性准则应满足杆长关系l max ≤∑nj =1l j -l max(1)图1 3-RRR 混联机构构型式(1)为机构的可装配性原理,能作为研究可动性的依据。
图1中,闭链O 1A 1B 1B 3A 3O 3O 1根据Ting 可动性准则的装配条件如下l max ≤∑6j =1l j -l ma x (2)为研究方便,假设每条支链都是对称的,各支链对应的杆长关系分别相等。
即l 1=l 1′=l 1″,l 2=l 2′=l 2″,l 4=l 4′=l 4″,O 1A 1B 1B 3A 3O 3O 1与O 3A 3B 3B 1A 2O 2O 3支链的运动特性相同。
在下列研究中,主要对O 1A 1B 2A 2O 2O 1和O 1A 1B 1B 3A 3O 3O 1两闭链研究其曲柄条件和可动性。
3 l 1、l 1′和l 1″为曲柄3.1 l 4、l 4′和l 4″为最长杆,l 1、l 1′和l 1″为曲柄应满足条件闭链O 1A 1B 2A 2O 2O 1(以下简称闭链A ),图2应满足图2 曲柄l 1与机架拉l 4伸共线l 1+l 4<l 1′+l 2′+l 2(3)由于l 1=l 1′=l 1″,l 2=l 2′=l 2″,上式化简为l 4<2l 2(4)图3中,因参数不同,分3种情况讨论:图3 曲柄l 1与机架l 4重叠共线(1)当(l 4-l 1)为最长杆,应满足l 4-l 1<l 1′+l 2′+l 2(5)化简为l 4<2(l 1+l 2)(6)联立式(6)和式(4),得式(4)。
(2)当l 1′为最长杆,应满足l 1′<l 2′+l 2+l 4-l 1(7)化简为2l 1<2l 2+l 4(8)联立式(8)和式(4),得式(4)。
(3)l 2′为最长杆,应满足l 2′<l 1′+l 2+l 4-l 1(9)化简为l 4>0(10)联立式(10)和式(4),得式(4)。
图4 曲柄l 1″与机架l 4″拉伸共线闭链O 1A 1B 1B 3A 3O 3O 1(以下简称闭链B ),图4中应满足l 1″+l 4″<l 1+l 2+l 2″+l 3(11)化简为l 4″<2l 2+l 3(12)图5中,因参数不同,分4种情况讨论:图5 曲柄l 1″与机架l 4″重叠共线(1)当构件(l 4″+l 1″)为最长杆,应满足l 4″+l 1″<l 1+l 2+l 2″+l 3(13)化简为l 4″<2(l 1+l 2)+l 3(14)联立式(14)和(12),得式(12)。
(2)当构件l 1为最长杆,应满足l 1<l 2+l 2″+l 3+l 4″-l 1″(15)化简为l 3+l 4″>2(l 1-l 2)(16)联立式(16)和式(12),得式(12)。
(3)当构件l 2为最长杆,应满足l 2<l 1+l 2″+l 3+l 4″-l 1″(17)化简为l 3+l 4″>0(18)联立式(18)和式(12),得式(12)。
(4)当构件l 3″为最长杆,应满足l 3<l 1+l 2+l 2″+l 4″-l 1″(19)化简为l3<2l2+l4″(20)联立式(20)和(12),得式(12)。
综上所述,l1、l1′和l1″为曲柄应满足式(4)。
3.2 l1、l1′和l1″为最长杆,l1、l1′和l1″为曲柄应满足条件闭链A中,由图2得式(4)。
图3中,应满足l1′<l2+l2′+l1-l4(21)化简为l4<2l2(22)综上所述,得式(4)。
闭链B中,图4得式(12)。
图5中,应满足l1<l1″-l4″+l2+l2″+l3(23)化简为l4″<2l2+l3(24)综上所述,得式(4)。
3.3 l2、l2′和l2″为最长杆,l1、l1′和l1″为曲柄应满足的条件闭链A中,图2需分两种情况讨论:(1)当构件l2为最长杆,应满足l2<l1+l4+l1′+l2′(25)化简为2l1+l4>0 (A/E)(26)(2)当构件l1<l4为最长杆,应满足l1+l4<l1′+l2′+l2(27)化简为l4<2l2 (A/E)(28)图3中,需要分两种情况讨论:(1)当构件l1>l4,应满足l2<l1-l4+l1′+l2′(29)化简为l4<2l1 (A/E)(30)联立式(30)和式(26),得式(30)。
联立式(30)和式(28),得式(30)。
综上所述,得式(30)。
(2)当构件l1<l4时,应满足l2<l4-l1+l1′+l2′(31)化简为l4>0 (A/E)(32)联立式(32)和式(26),得式(32)。
联立式(32)和式(28),得式(30)。
综上所述,上述不等式恒存在(A/E)。
在闭链B中,图4需分两种情况讨论:(1)当构件l2″为最长杆,应满足l2″<l1+l2+l1″+l3+l4″(33)化简为2l1+l3+l4″>0 (A/E)(34)(2)当构件(l1″+l4″)为最长杆,应满足l1″+l4″<l1+l2+l2″+l3(35)化简为l4″<2l2+l3 (A/E)(36)图5中,需要分两种情况讨论:(1)当构件l1″>l4″时,应满足l2″<l1″-l4″+l1+l2+l3(37)化简为l4″<2l1+l3 (A/E)(38)联立式(38)和式(34),得式(38)。
联立式(38)和式(36),得式(38)。
(2)当构件l1″<l4″时,应满足l2″<l4″-l1″+l1+l2+l3(39)化简为l4″+l3>0 (A/E)(40)联立式(40)和式(34),得式(40)。
联立式(40)和式(30),得式(40)。
综合所述,l1、l1′和l1″为曲柄应满足的不等式恒存在(A/E)。
3.4 l3为最长杆,l1″为曲柄应满足条件闭链B中,图4需两种情况讨论:(1)当构件l3为最长杆,应满足l3<l1+l2+l1″+ l2″+l4″(41)化简为l3<2(l1+l2)+l4″(42)(2)当构件l1+l4为最长杆,得式(36)。
图5中,需分两种情况讨论:(1)当构件l1″>l4″时,应满足l3<l1″-l4″+l1+l2+l2″(43)化简为l3+l4″<2(l1+l2)(44)联立式(44)和式(42),得式(44)。
联立式(44)和式(36),得式(44)。
(2)当构件l1″<l4″时,应满足l3<l4″-l1″+l1+l2+l2″(45)化简为l3<2l2+l4″(46)联立式(46)和式(42),得式(46)。
联立式(46)和式(36),得式(46)。
l 1、l 1′和l 1″为曲柄应满足的条件列于表1。
4 l 1、l 2′和l 2″为曲柄4.1 单闭环n -杆机构中,杆件可动性准则n -杆机构中,判断两相邻构件间转动性准则l max +l i ≤∑nj =1l j -(l max +l i )(47)上式可作为判定两相邻构件间的转动理论[5]504-507。