五杆变胞机构构态变换的运动性能分析new

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1、万方数据柳耱2011年第01期总第38卷设计与研究·1·五杆变胞机构构态变换的运动性能分析王黎斌，谢进(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要：构态变换是变胞机构应用中的一个重要环节，在构态发生变换的时候机构的运动变得不连续，使机构的运动性能发生变化。以一个五杆变胞机构为例，验证了在构态变换时的冲击效应，分析了不同的构态变化初妊条件对变胞机构运动性能的影响。研究结果表明，即使是在低速条件下，机构在构态变换也会产生较大冲击；通过改变机构在构态变换时输入构件的运动规律可以减小冲击、改善机构的运动性能。关键词：变

2、胞机构；运动学；冲击中图分类号：THll3．2文献标识码：A文章编号：1006—0316(2011)01—0001—05Kinematicanalysisofafive-barmetamorphicmechanismasitsconfigurationchangsWANGLi．bin，XIEJin(SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Thechangeofconfigurationpl

3、aysanimportantrolewhenametamorphicmechanismworks，Butaccompaniedwithit，themotionofthemechanismbecomesdiscontinuous．Inthispaper,afive—barmetamorphicmechanismwasmkenasanexampletostudytheimpactoccuringwhenitsconfigurationchanges．Theinfluenceowingtodifferentinitialcon

4、ditionsonthecharacteristicsofthemotionofthefive—barmetamorphicmechanismisfocused．Theresultsshowthatthemechanismwillundergoagreatlyimpactwhenthemetamorphicmechanismchangesitsconfigurationfromonetoanotherevenatalowerspeedofmotion，anditisreasonabletoreducingtheimpac

5、tbythewayofadoptingapropertypeofmotionfortheinputsofmechanism．Keywords：metamorphicmechanism：kinematics；impact变胞机构是在具有多个不同工作阶段的周期中、含有闭环的多自由度运动链呈现不同拓扑结构形式、结合其机架和原动件来实现不同功效的机构。变胞机构自1996年【11提出开始至今，已引起广泛关注和深入研究，研究成果可参见文献[2～6】。收稿日期：2010—11—29基金项目：国家自然科学基金资助项目(批准号：50675

6、180)作者简介：王黎斌(1986一)，男，浙江东阳人，硕士研究生．主要研究方向为机构学、机器人；谢进(1959一)，男，江西宜春人，教授，博士研究生导师，主要研究方向为机构学、机器人机构和动力学、设计自动化等。万方数据·2·设计与研究扔薇2011年第01期总第38卷在变胞机构的运动学方面的研究中，文献【7】推出了不同构态下变胞机构影响系数矩阵的递推关系，进而对速度、加速度进行分析；文献[8】利用ADMAS软件对变胞机构进行建模和仿真，直接得出了机构的各个运动学参数；文献[9】通过高斯最小约束原理结合Lagrange乘子

7、法证明出变胞机构在变胞时刻存在冲击，并且求解出冲击前后瞬时速度的变化。当机构运动的速度和加速度线图不连续时，机构运动便存在冲击【l们。冲击将会造成机械的噪声和振动等一系列不良效果。本文以平面五杆变胞机构为例，验证了变胞机构在构态变化时刻会产生冲击，并且研究了不同的原动件的运动规律对冲击的影响，为改善变胞机构在构态变化时的运动性能奠定基础。I机构的运动的分析图I所示机构为一个平面五杆变胞机构。机构的第一构态为：机构具有两个自由度，原动件为构件I和滑块4，构件l的运动规律为鼠=Oo+O．X，滑块4的运动规律为‘=，柏+vt。

8、第二构态为滑块4静止，机构成为铰链四杆机构ABCD，具有一个自由度，构件1仍然为原动件，运动规律保持不变。本文采用几何变胞【111的方法实现从第一构态变化到第二构态。C图1平面五杆变胞机构Figure1Planarfive·barmetamorphicmechanism在图I中，设构件I、2和3的杆长分别为，l、，2