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運(yùn)動(dòng)生成機(jī)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘要  一組Burmester曲線可以描述出由一個(gè)平面四桿機(jī)構(gòu)所能生成的給定的一系列規(guī)定的剛體軌跡。但令人遺憾的是，在已知的如此大量的可能的機(jī)械解決方案中，設(shè)計(jì)人員很難任意地選擇一個(gè)Burmester曲線解決方案，這個(gè)方案能完全保障轉(zhuǎn)動(dòng)鏈合，生成可行的傳動(dòng)角并使其機(jī)械機(jī)構(gòu)盡可能緊湊。這篇論文介紹了一種在滿足Grash條件，傳動(dòng)角度條件和最小圓周尺寸條件情況下選擇平面四桿運(yùn)動(dòng)發(fā)生器的算法。為了提高分析能力和便于使用，這種算法已經(jīng)被編進(jìn)了MathCAD的程序之中。本論文中的實(shí)例展示了具有可行傳動(dòng)角的緊湊平面四桿曲柄搖桿運(yùn)動(dòng)發(fā)生器的綜合情況。Elsevier有限公司版權(quán)所有。

1緒言
1.1背景和目的
平面四桿機(jī)構(gòu)已經(jīng)、并且將會(huì)繼續(xù)保持在機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)的廣泛運(yùn)用。由于主要與機(jī)械裝置的連接類型，連接軸的定位和綜合的平面運(yùn)動(dòng)學(xué)有關(guān)系使得對(duì)其分析、設(shè)計(jì)、制造和改進(jìn)都是非常有實(shí)際價(jià)值的。由于平面四桿機(jī)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用，對(duì)于任何連桿機(jī)構(gòu)而言，在對(duì)這種機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析(即對(duì)其采用圖解的和解析的方法)的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的這種工件的數(shù)目是其最廣大來(lái)源之一。
動(dòng)力運(yùn)動(dòng)生成階段的目標(biāo)是測(cè)定機(jī)械裝置的參數(shù)，按要求使其近似地或者精確地生成一系列規(guī)定的剛體運(yùn)動(dòng)軌跡。運(yùn)動(dòng)生成方法，尤其是由用Burmester曲線描述的運(yùn)動(dòng)生成法在描述一系列規(guī)定的剛體軌跡時(shí)提出了無(wú)限多的解決方案。換句話說(shuō)，用戶可以從一系列無(wú)限多的可能的機(jī)構(gòu)解決方案中選擇一個(gè)機(jī)構(gòu)解決方案。雖然提出的所有機(jī)構(gòu)解決方案在運(yùn)動(dòng)學(xué)上都可能是可行的，但它們其中的一些方案可能并不意味著能作為實(shí)際的制造方案。例如，一些機(jī)構(gòu)可能產(chǎn)生不希望得到的傳動(dòng)角度，需要很大的工作區(qū)間或者不能保證得到充分的連接旋轉(zhuǎn)性。
當(dāng)保證遵循特定的設(shè)計(jì)條件和限制條件時(shí)，一種基于采用Burmester曲線的運(yùn)動(dòng)生成的方法正在進(jìn)行著研究和選擇著合適的算法。這篇論文介紹了一種在滿足Grashof條件、傳動(dòng)角度條件和保證有最小圓尺寸的條件下選擇平面四桿運(yùn)動(dòng)生成器的算法。為了提高分析能力，這個(gè)算法已經(jīng)被被編進(jìn)了MathCAD的程序之中。