2005第9章 其他常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)

1、第九章其他常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)9.1 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件周期性的運(yùn)動(dòng)和停歇運(yùn)動(dòng)u 伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)u 連桿機(jī)構(gòu)（利用連桿機(jī)構(gòu)的連桿曲線）u 凸輪機(jī)構(gòu) （遠(yuǎn)休止或近休止）u 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)9.1.1 棘輪機(jī)構(gòu)當(dāng)搖桿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棘爪插入棘輪的齒間， 推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)過一個(gè)角度；當(dāng)搖桿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，止動(dòng)棘爪阻止棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，棘爪在棘輪的齒上滑過，棘輪靜止不動(dòng)。1-搖桿，2-棘爪，3-棘輪，4-止動(dòng)棘爪，5-彈簧棘輪每次運(yùn)動(dòng)的角度都是 2p 的整數(shù)倍，其大小與搖桿的z擺角、各個(gè)構(gòu)件的幾何尺寸有關(guān)，同時(shí)也是可以調(diào)整的，調(diào)整的方法有：1、改變搖桿的擺角(調(diào)整O2A長(zhǎng)度）2、在棘輪外加裝一個(gè)棘輪

2、罩圖9-2 棘輪機(jī)構(gòu)輸出轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)方法改變搖桿的擺角9.1.2 槽輪機(jī)構(gòu)一般主動(dòng)撥盤以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)撥盤上的圓銷A沒有進(jìn)入槽輪的槽中的時(shí)候，槽輪上的內(nèi)凹鎖止弧被撥盤上外凸的鎖止弧卡住，槽輪靜止；當(dāng)主動(dòng)撥盤上的圓銷進(jìn)入槽輪的槽中的時(shí)候，撥盤鎖止弧與槽輪鎖止弧分離，撥盤撥動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，直到圓銷與槽輪的槽脫離為止。圖93槽輪機(jī)構(gòu)1主動(dòng)撥盤,2 從動(dòng)槽輪 ，3機(jī)架為防止在圓銷進(jìn)入和脫離槽輪的槽的時(shí)刻產(chǎn)生剛性沖擊，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使圓銷在這兩個(gè)瞬時(shí)的線速度方向沿著槽的中心線。因此，有2a1+2j2=p在槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)中，圓銷的數(shù)目和槽輪的槽數(shù)確定了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況。設(shè)：槽輪的槽數(shù)z、圓銷數(shù)n、運(yùn)動(dòng)系數(shù)

3、k機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)t110 k 22z0 kk 1n z - 2槽數(shù)z越大，槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)就越平穩(wěn)，動(dòng)力特性就越好。但是，在中心距一定的情況下，槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸就越大。因此，槽數(shù)z的取值通常在4-8之間。9.1.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)當(dāng)不完全齒輪1上的輪齒與從動(dòng)齒輪2上的輪齒相嚙合時(shí)，從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)兩輪上的鎖止弧起定位作用時(shí)，從動(dòng)輪靜止。在從動(dòng)輪進(jìn)入嚙合和脫離嚙合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生剛性 沖擊。為了克服這一缺點(diǎn)， 可以在兩輪上加裝瞬心線附加板。圖9-4 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 兩輪上加裝瞬心線附加板在從動(dòng)輪進(jìn)入嚙合時(shí)，從動(dòng)輪的角速度由零突然增大到某一值，機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生剛性沖擊。同樣，在從動(dòng)輪脫離嚙合時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊

4、。 瞬心線附加板O2w2Lw 2= w1 (O1 P / O2 P)w1KPO1P逐漸遠(yuǎn)離O1向兩輪節(jié)點(diǎn)移動(dòng)，使速度從0逐漸增到穩(wěn)定值。9.2 螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)是由螺旋副構(gòu)成的機(jī)構(gòu)。螺旋副中的螺母相對(duì)于螺桿運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，兩種相對(duì)運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系為l=js2plS-螺旋線的導(dǎo)程；螺母相對(duì)于螺桿的轉(zhuǎn)角；螺母相對(duì)于螺桿沿軸向移動(dòng)的距離。S與方向之間的關(guān)系符合左（右）手定則：螺旋線為左（右）旋，則用左（右）手，四指為螺母相對(duì)于螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，大拇指的方向?yàn)槁菽赶鄬?duì)螺桿 移動(dòng)S的方向。兩個(gè)螺旋副可以組成差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)和復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)在差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)中，螺旋副A、B的旋向相同，螺母2 相對(duì)于機(jī)架3的位移為-

5、lBl As=j2p在復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)中，螺旋副A、B的旋向相反，螺母2相對(duì)于機(jī)架3的位移為+ lls=j AB 2p復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)9.3 空間連桿機(jī)構(gòu)機(jī)器人機(jī)構(gòu)一般都為空間連桿機(jī)構(gòu)。為了清楚表達(dá)每個(gè)構(gòu)件相對(duì)于其相鄰構(gòu)件的位置，可在每個(gè)構(gòu)件上固結(jié)一個(gè)坐標(biāo)系。在建立了坐標(biāo)系之后，可以用Denavit-Hartenberg參數(shù)描 述桿件的尺寸及構(gòu)件與構(gòu)件之間的位置關(guān)系。以Denavit-Hartenberg參數(shù)為基礎(chǔ)，可以推導(dǎo)出坐標(biāo)系i 與坐標(biāo)系i -1間的齊次變換矩陣。然后，將這些變換矩陣依次0T =0T 1T 2TLn - 1 T連乘起來(lái)，得到n123n變換矩陣cos qi-cos qsinqicos a0ai - 1sinasinqcos a-sina-dsini - 1i i