Stephenson杆机构可动性研究.pdfVIP

维普资讯 第40卷第11期 机 械 工 程 学 报 Vo1．40No．11 2004年 11月 CHINESEJOURNAL0FMECHANICALENGINEERING Nov． 2004 Stephenson六杆机构可动性研究水 褚金奎 (大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室 大连 I16024) 郭晓宁 (浙江大学CADCG国家重点实验室 杭州 310027) 摘要：可动性问题是 Stephenson六杆机构综合与分析中最基本也是最困难的问题，它包括回路缺陷、曲柄存在和 运动顺序等问题的判别。将 Stephenson六杆链看作一个基础四杆链和双杆组组成，则其回路特性由基础四杆链的 回路特性与双杆组的构形以及他们的相互作用决定。基于基础四杆链和双杆组的两个公共副之间的距离，提出了 Stephenson六杆链回路的识别原理和方法，给出了回路缺陷的判别方法及实现步骤，推导了各种 Stephenson六杆 机构曲柄存在条件，得到了一种与主动副无关的机构运动顺序问题的判别方法。系统地解决了Stephenson六杆机 构精确点综合中最棘手的三个问题并易于计算机 自动设计，对于机构的分析和综合有重要的参考价值。 关键词：Stephenson六杆机构 回路缺陷 运动顺序 曲柄 中图分类号：TH112 曲柄以及是否满足运动顺序 问题无能为力。参考文 0 前言 献[15】提出大多数六杆机构的曲柄存在条件，但对 于耦合度为 1的Stephenson六杆机构，由于同一个 可动性指机构的活动性能，包括回路缺陷、曲 回路中可能存在许多静止位形点，另外主动件相对 柄问题和运动顺序 问题等。对于单 自由度连杆机构， 于机架甚至会通过一个大于360。的角度产生振荡， 机构的一个回路定义为在不拆开机构的情况下其所 而没有解决此种机构的曲柄问题；并且其分析模型 能实现一系列可能的位置；如果一个机构有几个不 也不统一。对于Stephenson六杆机构运动顺序问题， 连续的运动范围，则每个范围包含一个独立的回 到 目前未见有关文献。 路[2,31。在机构的精确点位置综合中，如果其设计位 文中提出一种简单有效的、适用于计算机辅助 置位于不同的回路，那么机构必须重新装配才能实 设计的、可以识别所有类型的Stephenson六杆机构 现设计位置的运动，则说机构存在回路缺陷，在实 回路缺陷、曲柄问题及运动顺序 问题的系统方法。 际中这种机构是无用的L2 。分支定义为机构一个 回路中两个静止位形之间的一系列连续位置，也就 1 Stephenson六杆链回路识别原理 是说，静止位形将一个回路分为一系列的分支Lz．jj。 曲柄定义为与机架相连的能够单向连续整周旋转的 一 个Stephenson六杆链可看作 由一个四杆链和 主动件。运动顺序 问题指机构应按照预定次序通过 一 个双杆组组成(如图 1所示)，文中将组成一个 给定的各个运动位置。回路缺陷、运动顺序和曲柄 Stephenson六杆链的四杆链称作六杆链的基础四杆 问题一直是机构综合中最基本和最困难的问题。 链，双杆组称为外双杆组，则一个Stephenson六杆 由于Stephenson六杆机构可有多达六个回路， 链的回路情况由其基础四杆链的回路特性和外双杆 所以在机构综合中发生回路缺陷的可能性特别大。 组的构型以及它们之间运动的相互限制确定，所以 J．A．Mirth和 T．R．Chase等 通过分析四杆连杆曲线 首先了解一下双杆组的构形和四杆链的回路特性， 和 由双杆组产生的工作空间的关系对Stephenson六