基于ADAMS的六连杆机构的运动学分析 论文(3)

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距离传送等目的。

连杆机构也存在以下一些缺点：

（1）由于连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，因而传动路线较长，易产生较大的误差累积，同时也使机械效率降低。

（2）在连杆机构运动中，连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般平衡方法加以消除，因而连杆机构不宜用于高速运动。

（3）虽然可以利用连杆机构来满足一些运动规律和运动轨迹的设计要求，但其设计却是十分繁难的，且一般只能近似地得以满足。 1.3.2 平面六杆机构的分类

六连杆机构，虽然结构简单、制造和研究过程都比四杆机构复杂，但可实现四杆机构无法实现的运动要求。六杆机构的分类是建立在六杆转动副链的基础之上，而六杆转动副链是由四杆转动副链加上一个双杆组扩展而成。

按照双杆组连接到四杆转动副链的相对杆还是连接到相邻杆的两种不同情况，可以产生两种六杆转动副链,一种是具有相对的三副杆的六杆转动副链(斯蒂芬逊链),另一种是具有相邻的三副杆的六杆转动副链(瓦特链)。如果瓦特运动链固定任一个二副杆做机架,则称为瓦特I型六杆机构,固定任意一个三副杆做机架,则称为瓦特II型六杆机构。对于斯蒂芬逊型,有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型六杆机构之分,它们分别固定两端均与三副杆相连的任意一个二副杆互相邻接的任意一个二副杆和任意一个三副杆为机架。从瓦特链派生出来的瓦特型六杆机构可视为两个四杆机构的串接,第一个四杆机构的从动运动即是第二个四杆机构的主动运动。

1.4 课题研究的内容与目的

本文从工程实际出发，应用虚拟样机技术，依靠多体动力学的基本理论，利用ADAMS软件的核心模块ADAMS/View，对六连杆机构牛头刨床建立虚拟样机，从而对建立的模型进行仿真计算、动画显示和结果分析，输出相关特性曲线，找出适合工业应用的最佳方案，同时也为机械设备的优化设计提供值得参考的设计思路。本课题的研究目的是学习虚拟样机技术和ADAMS软件以及它们在各行各业的应用，虚拟样机技术建立的模型和传统物理样机相比下的优越性。同时，提高学生的查阅文献、自己发现问题解决问题等综合能力。

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2 六连杆牛头刨床机构的相关特性分析

六连杆牛头刨床机构，AB=100mm,CD=500mm，DE=200mm，AC=200mm，滑块轨道偏心距e?300mm，滑块尺寸自定；曲柄1逆时针方向转动，转速为

n?60rmin，构件质量m3?20kg，m4?3kg，m5?62kg，构件1,2的质量忽略不计，质心位置都在杆的中心位置处，构件3，4绕质心的转动惯量JS3?0.12kgm2，

JS4?0.025kgm2，行程速比系数K=1.4,该机构在工作行程时刨头5受与行程相反的阻力错误！未找到引用源。，各运动副的摩擦忽略不计。机构简图如图2-1所示：

图2-1 六连杆牛头刨床机构简图

2.1 六连杆牛头刨床工作原理和要求

牛头刨床实现刨头切削的关键机构是图2-1所示的六连杆机构，六连杆机构由摆动导杆机构1-2-3-4构成，刨床工作时,曲柄1转动,通过六杆机构驱动刨头作往复移动. 刨头左行时, 刨刀进行切削, 称工作行程，此时要求刨刀的速度较低且平稳，以减小原动机的容量提高切削质量；刨头右行时，刨刀不工作，称为空行程，此时要求刨刀的速度较高以提高生产效率。另外，从改善传力性能和提高机械效率方面考虑，要求机构工作时的最大压力角尽可能小。

2.2 机构运动学分析

下图2-2中，位置①为任意位置，位置②、③为右、左极限位置：

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图2-2 左右极限位置及任意位置

2.2.1 机构的自由度与行程速度比

该机构为Ⅱ级杆组，具有确定运动的自由度为： F?3n?(2P1?Ph)?3?5?(2?7?0)?1 （2-1） 由已知条件知：K?(180???)(180???)?1.4 所以机构的极位夹角： ??30? （2-2） 2.2.2 用矢量方程图解法在右极限处作机构的速度分析 对图2-2所示的位置①分析[10-12]： （1）B点处的速度 由已知条件n?60rmin，得出?1?即构件1的角速度为?1?2?s 取构件1,2,3的重合点(B1,B2,B3)进行速度分析： 对于构件1： VB1??B1?LAB?2??0.1?0.628ms （2-4） 对于构件2：构件2和构件1在点B处构成旋转副，故速度相等，且都垂直于AB 即： VB2?VB1?0.628ms （2-5） 对于构件3： VB3?VB2?VB2VB3 （2-6） 8

2??n?2?s （2-3） 60西安石油大学本科毕业设计（论文）

式中VB3,VB2表示构件2和构件3在B点的绝对速度，VB2VB3表示在B点构件3相对构件2的速度。 选取速度比例尺为:?V?0.013mmm，取极点P，作速度多边形如图2-3所示: 2s 图2-3 B点速度多边形

其中，为VB2的速度方向，为VB3的速度方向，为VB2VB3的速度方向。 PB2?49.5mm PBmm B2B3?43.67mm 3?23.3所以： VB3??V?PB3?0.013?23.3?0.303ms （2-7） VB3B2??V?B3B2?0.013?43.67?0.568ms （2-8） 求CD的加速度?3： 因为在①位置时，夹角为26.56°，所以：LBC?223.71mm ?3?VB3LBC?0.41870.22371?1.872rads （2-9） 杆CD的速度: VD??3?LCD?1.872?0.5?0.936ms （2-10） （2）E点的速度 VE?VD?VED （2-11） 9

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式中VE 、VD分别为滑块E和杆CD的绝对速度，VED为滑块E相对于D的相对速度。 作速度多边形如图2-4所示: PD?72mm PE?74.65mmmm DE?19.70

图2-4 E点速度多边形

VE??V?PE?0.013?74.65?0.97ms （2-12） VED??v?DE?0.013?19.70?0.256ms （2-13） DE的角速度为：?4?VELDE?0.970.2?4.85rads （2-14） 各速度值如表2-1所示： 表2-1 速度

速度 单位:m/s 0.628 0.628 0.303 0.4696 0.936 0.97 0.256 各角速度值如表2-2所示：

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