2007.12一个典型变胞机构的构态与运动学分析解析

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1、万方数据第26卷第。6期2007年12月天津工业大学学报JOURNALOFTIANJINPOLYTECHNICUNIVERSITYV01．26No．6December200r7一个典型变胞机构的构态与运动学分析赵勇，包士维，金国光(天津工业大学机械电子学院，天津300160)摘要：以棺扳手机构作为一个典型的变胞机构，对其进行了构态分析和自由度计算，并进行了分类，建立了枪扳手机构两相邻构态之闽运动学变量的递推关系，采用矢量法对其运动学进行了全面系统的分析，并进行了运动学仿真研究．仿真结果表明，变胞机构在构态变换时

2、，系统将产生较大的冲击．关键词：变胞机构；枪扳手机构；构态；运动学中圈分类号：THll3．22文献标识码：AAnalysisonconfigurationandkinematicsoftypicalmetamorphicmechanismZHAOYong，BAOShi-wei，JINGuo-guang(SchoolofMachineryandElectron，Ti舳jinPolytechnicUniversity，Tianjin300160，China)Abstract：Thecortfigumtionandd

3、egreeoffreedomofatypicalmetamorphicmechanism。thatistheGunwrenchmeeh—anism，啪analyzedandcalculated，andassortmentisalsofoundhere．Therecurrenceformulabetweenkinematicsvariableswhichexistintwoadjacentconfigurationsingunwrenchmechanismisestablished．Allsidedsystema

4、ticanalysisonitskinematicstakingthemethodofvectorandthekinematicssimulationa砖con-ductedforthismechanism．Thesimulationresultsindicatethatthemechanismwillresultinimpactwhenthemetamorphicmechanismchangingfromoneconfigurationtothenext．Keywords：metamorphicmechani

5、sm；gunwrenchmechanism；configuration；kinematics-．在工作过程中，若在某瞬时某些机构发生合并，分离或出现几何奇异，其有效构件总数或机构的自由度发生变化。从而产生了新的构型，将这种机构称之为变胞机构【1．21．变胞机构的提出给传统的机构学带来了生机与活力。改变了传统机构学概念和机构设计方法．变胞机构除了高度可折叠特点外，还可按不同的需求。在运动中改变构态，从而提供可变自由度或可变构件数，使其适应不同的任务，应用于不同的场合。这种机构可广泛地应用在航天口一、外包装、机器人

6、D’4"1、变型玩具等领域．构态即机构某一瞬时的结构形态，是结构学的重要内容。是分析与综合的基础，也是研究变胞机构运动学、动力学的关键．变胞机构运动学分析是指建立某构态内部或两相邻构态之间运动学变量的递推关系。只有建立递推关系才有可能使变胞机构真正应用于实际．因此对变胞机构的构态和运动学分析具有重要的意义．枪扳手机构是一种典型的变胞机构，下面对其构态、自由度及运动学进行分析．1枪扳手机构工作原理图1为枪扳手的机构简图．工作中扳机为主动件，当顺时针转动扳机时，带动传动构件2运动，从而通过C点拖动传动构件3绕D点逆

7、时针转动．弧咫段采用特殊的曲线设计，当扳机正常转动时，CD杆可在弧FB内自由向下转动．因此，当C点进入弧FB后，虽然扳机仍然按原方向转动，但传动构件3却在弹簧的作用下顺时针转动。完成撞针对子弹的撞击工作．当扳机顺时针转动。通过传动构件2．4推动3转动，C点未到达F点时为第一构态；当运动到C点开始进入弧咫后。传动构件2开始与3分离，机构进入第二构态．机构的第一、第二构态分别见图1和图2．枪扳手机构的第二构态相对于收稿日期：2007-07—16作者简介：赵勇(1985一)，男，本科生；金国光(1962一)．男．副教

8、授，导师．E-mail：jin@u删jpu．edu．∞基金项目：国家自然科学基金项目(50675154)；教育部科学技术研究重点项目(205012)；天津市高等学校科技发展基金项目(20041103)万方数据第6期赵勇．等：一个典型变胞机构的构态与运动学分析一71一第一构态，构件数没有发生变化，而自由度发生变化(由1变为2)，所以其为第二类变胞机构【q．田1枪扳手机构简图(第一构态)F