齒輪五桿機構(gòu)實現(xiàn)預定軌跡設(shè)計方法的研究分析論文

1、齒輪五桿機構(gòu)實現(xiàn)預定軌跡設(shè)計方法的研究分析論文齒輪連桿機構(gòu)由定傳動比的齒輪機構(gòu)與變傳動比的連桿機構(gòu)組合而成， 其可根據(jù)工藝過程的不同需要復演各種特殊形狀的軌跡。 齒輪連桿機構(gòu)因其結(jié)構(gòu)簡單、 緊湊， 且組成這種機構(gòu)的齒輪和連桿易于加工，精度易于保證，運動較可靠等特點，在工程實踐中得到了廣泛應用。 其中齒輪五桿機構(gòu)是最常用的一種齒輪連桿機構(gòu)， 它可以實現(xiàn)多種復雜的運動軌跡，具有很高的工程實用價值1-2 。該文以軋輥機為例，研究了齒輪五桿機構(gòu)實現(xiàn)預定軌跡的方法。1 齒輪五桿機構(gòu)五桿機構(gòu)是自由度為 2 的機構(gòu)，在其上必須裝載一對齒輪才能使齒輪五桿機構(gòu)成為自由度為 1 的機構(gòu) 3 。齒輪五桿機構(gòu)簡圖如圖

2、 1 所示。2 齒輪五桿機構(gòu)實現(xiàn)預定軌跡設(shè)計方法該文以軋輥機為例，在齒輪五桿機構(gòu)實現(xiàn)軋制的過程中，運用解析法和圖解法設(shè)計其機構(gòu)。 軋輥機工作原理如圖 2 所示。 在軋制過程中，軋件要受到向后的推力，為使推力盡量小些，以減輕送料輥的載荷，故要求軋輯與軋件開始接觸時的嚙入角丫盡量小些。丫約取25 °左右，坯料的單邊最大壓下量約50 mm從咬入到平整段結(jié)束的長度約 270 mm4（ 見圖 3） 。2.1 按工藝要求確定理想的軌跡通?？上劝窜堉谱畛Ｓ靡?guī)格的鋼材來確定該軌跡，以此進行機構(gòu)綜合，然后調(diào)節(jié)AB DE間的相對位置，再畫出點M的軌跡，以檢驗是否能滿足不同軋制工藝的要求(如軌跡、咬入角丫

3、、平整段長度L等)。由于該機構(gòu)只能近似實現(xiàn)給定的軌跡，或只能精確實現(xiàn)軌跡上若干點，所以根據(jù)工藝要求重點，考慮水平平整段和咬入角后，在軌跡上取五個點，其坐標如圖 2( 單位為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 圖解法和解析法確定齒輪五桿機構(gòu)尺寸參數(shù)用圖解法按給定軌跡大致選擇AB和BM的長度。要使M能達到 軌跡上的任何一點，AB能作整周轉(zhuǎn)動，則A點到軌跡的最大距離應 為，最小

4、距離。再根據(jù)選定的AB BM6度算出點M在M1M5時對應 的連架桿AB的車角；或直接選定與該五點所對應的連架桿AB的轉(zhuǎn)角。3 仿真分析該文利用 Working Modle 仿真軟件，對連桿上一點可實現(xiàn)圓弧運動軌跡的齒輪五桿機構(gòu)進行仿真。 仿真時按上述計算結(jié)果進行參數(shù)選取，建立連桿上一點軌跡近似圓弧的齒輪五桿機構(gòu)的模型。首先建立直徑為112 mm勺三個圓，圓心坐標分別為(0,0)、(-112 , 0) 、 (112 ， 0) ，在它們之間建立齒輪副。然后按照尺寸建立曲柄、連桿、機架。最后，建立轉(zhuǎn)動副并在其中的一個曲柄中安置電機，最終完成模型。仿真模型如圖 4 所示。選中兩連桿的連接點(轉(zhuǎn)動副)，

5、點擊上方的【W(wǎng)indoW選項，出現(xiàn)其下拉菜單，點擊【Appearance之后，出現(xiàn)如圖6的對話框,選中【 track 】選項，并單擊【 run 】，便可以在動畫的過程中顯示出該點的運動軌跡，如圖 5 所示。通過觀察之后，確定此軌跡近似圓弧 說明以上設(shè)計基本無誤。4 實驗驗證該文利用齒輪五桿機構(gòu)實驗臺進行實驗驗證，該實驗臺由三個齒輪，兩個曲柄，兩個連桿組成，實驗臺組裝結(jié)構(gòu)如圖 7 所示。利用實驗臺畫出的近似圓弧運動軌跡如圖 8 所示，與圖 6 中軟件仿真生成的近似圓弧的運動軌跡進行對比發(fā)現(xiàn)， 實驗臺畫出的曲線與軟件生成的曲線基本一致，但也略有不同。其原因可能是： (1) 在裝配的過程中， 安裝精

6、度不夠;(2) 在加工零件過程中， 加工精度無法達到軟件中理想化的要求;(3) 畫板的平面度不夠， 導致畫出的運動軌跡略有偏差。 (4) 在齒輪傳動的過程中產(chǎn)生了波動，使運動軌跡發(fā)生了略微的偏差。5 結(jié)論該文以軋輥機為例， 研究了齒輪五桿機構(gòu)實現(xiàn)預定軌跡的方法，經(jīng)過仿真和實驗仿真驗證，證明了圖解法與解析法( 導向兩桿組綜合設(shè)計方法 ) 相結(jié)合是確定齒輪五桿機構(gòu)的有效方法，齒輪五桿機構(gòu)可以實現(xiàn)預定軌跡。參考文獻1 徐梓斌， 閔劍青 . 齒輪連桿機構(gòu)動力學分析與仿真J. 機械設(shè)計與研究， xx(1) ： 22-24.2 李明磊， 賈育秦 . 基于 Matlab/simulink 的齒輪五桿機構(gòu)運動仿真研究J.