齿轮五杆机构实现预定轨迹设计方法的研究分析

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1、齿轮五杆机构实现预定轨迹设计方法的研究分析齿轮连杆机构由定传动比的齿轮机构与变传动比的连杆机构组合而成，其可根据工艺过程的不同需要复演各种特殊形状的轨迹。齿轮连杆机构因其结构简单、紧凑，且组成这种机构的齿轮和连杆易于加工，精度易于保证，运动较可靠等特点，在工程实践中得到了广泛应用。其中齿轮五杆机构是最常用的一种齿轮连杆机构，它可以实现多种复杂的运动轨迹，具有很高的工程实用价值[1-2]。该文以轧辊机为例，研究了齿轮五杆机构实现预定轨迹的方法。1齿轮五杆机构五杆机构是自由度为2的机构，在其上必须装载一对齿轮才能使齿轮五杆机构成为自由度为1的机构[3]。齿轮五杆机构简图如图1所示。2齿轮五杆机构

2、实现预定轨迹设计方法该文以轧辊机为例，在齿轮五杆机构实现轧制的过程中，运用解析法和图解法设计其机构。轧辊机工作原理如图2所示。在轧制过程中，轧件要受到向后的推力，为使推力尽量小些，以减轻送料辊的载荷，故要求轧辊与轧件开始接触时的啮入角尽量小些。约取25左右，坯料的单边最大压下量约50mm，从咬入到平整段结束的长度约270mm[4](见图3)。2.1按工艺要求确定理想的轨迹通常可先按轧制最常用规格的钢材来确定该轨迹，以此进行机构综合，然后调节AB、DE间的相对位置，再画出点M的轨迹，以检验是否能满足不同轧制工艺的要求(如轨迹、咬入角、平整段长度L等)。由于该机构只能近似实现给定的轨迹，或只能精

3、确实现轨迹上若干点，所以根据工艺要求重点，考虑水平平整段和咬入角后，在轨迹上取五个点，其坐标如图2(单位为m)：M1：(-0.15306，0.60113)、M2：(-0.04l40，0.63996)、M3：(0.06187，0.65492)、M4：(0.10243，0.65575)、M5：(0.1229l，0.65497)2.2图解法和解析法确定齿轮五杆机构尺寸参数用图解法按给定轨迹大致选择AB和BM的长度。要使M能达到轨迹上的任何一点，AB能作整周转动，则A点到轨迹的最大距离应为，最小距离。再根据选定的AB、BM长度算出点M在M1～M5时对应的连架杆AB的转角;或直接选定与该五点所对应的连

4、架杆AB的转角。3仿真分析该文利用odle仿真软件，对连杆上一点可实现圆弧运动轨迹的齿轮五杆机构进行仿真。仿真时按上述计算结果进行参数选取，建立连杆上一点轨迹近似圆弧的齿轮五杆机构的模型。首先建立直径为112mm的三个圆，圆心坐标分别为(0，0)、(-112，0)、(112，0)，在它们之间建立齿轮副。然后按照尺寸建立曲柄、连杆、机架。最后，建立转动副并在其中的一个曲柄中安置电机，最终完成模型。仿真模型如图4所示。选中两连杆的连接点(转动副)，点击上方的【Windoulink的齿轮五杆机构运动仿真研究[J].太原科技大学学报，2009(1)：59-62.[3]王生涛，陈再良，吴电礼.基于Pr

5、o/E的齿轮五杆机构运动仿真[J].苏州大学学报(工科版)，2010(3)：53-55.