【文章內(nèi)容簡介】 變形過程各構(gòu)件的位置及狀態(tài)。表22：從車形變?yōu)槿诵芜^程各狀態(tài)簡圖狀態(tài)機(jī)構(gòu)簡圖変胞前変胞時(shí)変胞后由上一小節(jié)可以知道，實(shí)現(xiàn)汽車人變形的機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)通過變胞后合為一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)，該六桿機(jī)構(gòu)由機(jī)架、原動件和兩個(gè)二級組構(gòu)成，兩個(gè)二級組分別為RRP桿組和RRR桿組，下面把該六桿機(jī)構(gòu)拆分進(jìn)行分析，如表23.表23 六桿機(jī)構(gòu)分解圖六桿機(jī)構(gòu)機(jī)架和原動 件RRP桿組RRR桿組由表23可知，該機(jī)構(gòu)中共有5個(gè)活動構(gòu)件，7個(gè)轉(zhuǎn)動副，所以 （式21）因此，該機(jī)構(gòu)的自由度為1。下面，分別對單桿運(yùn)動、RRP桿組、RRR桿組建立運(yùn)動分析的數(shù)學(xué)模型[6]。如圖25所示，AB桿為平面機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件，其回轉(zhuǎn)副的位置（，）、速度（，）以及構(gòu)件AB的長度及其角位置（自X軸正向逆時(shí)針為正，反之為負(fù)）、角速度、角加速度均為已知?？汕蟮脴?gòu)件上B點(diǎn)位置（，），速度（，）和加速度（、）。 圖25 單桿運(yùn)動分析簡圖B點(diǎn)的位置的矢量為： （式22）將它投影到X軸和Y軸得 （式23） （式24） RRP桿組運(yùn)動分析的數(shù)學(xué)模型RRR桿組由兩個(gè)構(gòu)件和三個(gè)回轉(zhuǎn)副組成，如圖26。圖26 RRP桿組運(yùn)動分析簡圖在實(shí)際情況下，RRP桿組的已知條件為：AB桿長L1，BC桿的桿長L2，外回轉(zhuǎn)副A點(diǎn)的位置（，）、運(yùn)動參數(shù)（，；，；，，）?；瑝KC導(dǎo)路與水平面的方向角以及計(jì)算滑塊位移S的參考點(diǎn)D的位置（，）。有時(shí)滑塊導(dǎo)路可能是運(yùn)動的，這時(shí)還應(yīng)給出參考點(diǎn)D點(diǎn)和導(dǎo)路的運(yùn)動參數(shù)（，；，；，）?？梢郧蟮玫膮?shù)是：內(nèi)運(yùn)動副C的位置（，），滑塊D的位置（，）和運(yùn)動參數(shù)（，；，，；，），另外還有E點(diǎn)的位置（，；，）和運(yùn)動參數(shù)（，；；，）。根據(jù)這些已知條件，建立如下的數(shù)學(xué)模型，對桿組各點(diǎn)進(jìn)行位置分析。內(nèi)運(yùn)動副C的矢量方程為： （式25）附加桿AE上E點(diǎn)的矢量方程為： （式26）其在x、y軸上投影的位移方程為： （式27） （式28） （式29） （式210）式2XX和（）中僅有和是未知數(shù)，先消去得 （式211）即： （式212）式中 （式213）可得內(nèi)運(yùn)動副C的位置，滑塊的位移S為： （式214）滑塊上D點(diǎn)的坐標(biāo)： （式215） （式216）應(yīng)用上述公式的注意事項(xiàng)：1） 點(diǎn)D為計(jì)算滑塊位移所選取的參考點(diǎn)，該點(diǎn)應(yīng)選在滑塊的導(dǎo)路上，記錄滑塊行程起點(diǎn)不宜太遠(yuǎn)；2） 為保證機(jī)構(gòu)能夠存在，應(yīng)滿足裝配條件：；3） 導(dǎo)路方向角為滑塊位移S值增大的方向與X軸正向之間的夾角；4） 可為“”或“”，當(dāng)按上述方法確定角時(shí)，運(yùn)動副A、B、C按順時(shí)針排列（運(yùn)動副B與原動件相聯(lián)）則取為“”，若A、B、C按逆時(shí)針排列時(shí)，則取為“”；圖中實(shí)線位置為“”，虛線位置為“”。 RRR桿組運(yùn)動分析的數(shù)學(xué)模型RRR桿組由兩個(gè)構(gòu)件和三個(gè)回轉(zhuǎn)副組成，如圖27。 圖27 RRR桿組運(yùn)動分析簡圖在實(shí)際情況下，一般的已知條件為：AB桿長lab，BC桿的桿長lbc，外運(yùn)動副A點(diǎn)和C點(diǎn)的位置以及運(yùn)動參數(shù)（，；，；，；，；，），另外可能還有附加桿AD和CE的桿長lad和lce，以及它們與AB、CE桿之間的夾角等、?？梢郧蟮玫膮?shù)是：內(nèi)運(yùn)動副B的位置（，），運(yùn)動參數(shù)（，；，）以及兩桿的角位置（，）和角運(yùn)動參數(shù)（，；，），另外還有D點(diǎn)和E點(diǎn)的位置（，；，）和運(yùn)動參數(shù)（，；，；，；，）。下面只對位置進(jìn)行具體分析。內(nèi)運(yùn)動副B的矢量方程為： （式217）附加桿AD上D點(diǎn)的矢量方程為： （式218）附加桿CE上E點(diǎn)的矢量方程為： （式219）由28在X，Y軸上的投影方程可得內(nèi)回轉(zhuǎn)副B點(diǎn)的位移方程： （式220） （式221）同樣由29和210在X，Y軸上的投影方程可得附加桿上D點(diǎn)和E點(diǎn)的位移方程： （式222） （式223） （式224） （式225）或由式211和式212寫成： （式226） （式227）簡化為 （式228）式中，。 為保證機(jī)構(gòu)的裝配，必須同時(shí)滿足和。為了正確的確定的解應(yīng)考慮到如圖3所示的實(shí)線和虛線兩種情況，即當(dāng)機(jī)構(gòu)尺寸相同時(shí)可能有實(shí)線所示的機(jī)構(gòu)，也可能有虛線所示的機(jī)構(gòu)。若機(jī)構(gòu)的初始位置如圖3中所示實(shí)線情況，則在機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中，不會轉(zhuǎn)移到虛線所示的情況。即在機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中，運(yùn)動副A、B、C的排列模式不會改變。計(jì)算表明：當(dāng)運(yùn)動副B與原動件相聯(lián)時(shí)，若點(diǎn)A、B、C三運(yùn)動副按順時(shí)針排列(如圖中實(shí)線所示) 應(yīng)按下式中的“十”號計(jì)算；若點(diǎn)A、B、C三運(yùn)動副按逆時(shí)針排列(如圖中虛線所示) 應(yīng)按下式中的“一”號計(jì)算。這樣就可利用初始模式參數(shù)M寫為如下形式： （式229） 當(dāng)點(diǎn)A、B、C為順時(shí)針排列時(shí)，取M=+1； 當(dāng)點(diǎn)A、B、C為逆時(shí)針排列時(shí)，取M＝一1。為了求出構(gòu)件的角位移可先求出C點(diǎn)的坐標(biāo)值： （式230） （式231） （式232）為了求得六桿機(jī)構(gòu)各點(diǎn)位置，以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，如圖28為六桿機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型簡圖。圖28六桿機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型在人形變?yōu)檐囆螘r(shí)，根據(jù)正常人行走時(shí)小腿的擺動角度，設(shè)定曲柄1即OA桿與機(jī)架夾角為60度時(shí)，滑桿BC開始接觸滑桿CD，因此，變胞機(jī)構(gòu)在初始狀態(tài)時(shí)OA桿的初始角度。為避免機(jī)構(gòu)出現(xiàn)止點(diǎn)位置，設(shè)定此時(shí)曲柄6即FG桿與機(jī)架夾角為10度，因此FG桿初始角度ang2=10。位置分析：先定義各桿長度為：，，，機(jī)架長度；桿初始角度為，角速度為，F(xiàn)G桿初始角度為；各點(diǎn)坐標(biāo)為、、。設(shè)機(jī)架G點(diǎn)為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，由以上條件可知： 計(jì)算點(diǎn)坐標(biāo)： （式233） （式234）計(jì)算B點(diǎn)坐標(biāo)：因?yàn)锳BC構(gòu)成RRP桿組，前面已經(jīng)分析過RRP桿組的運(yùn)動分析，所以調(diào)用RRP桿組的子程序來求B點(diǎn)坐標(biāo)： ，， （式235） （式236）求C、D兩點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，由于此時(shí)滑桿BC頂住滑桿DE，CD兩點(diǎn)重合，因此C、D兩點(diǎn)坐標(biāo)相同，其求解較容易： （式237） （式238） （式239） （式240）E點(diǎn)坐標(biāo)與D點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系直接由滑桿DE 長度決定，由此可得： （式241） （式242）求F點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，因?yàn)锳BC構(gòu)成RRR桿組，前面已經(jīng)分析過RRR桿組的運(yùn)動分析模型，所以調(diào)用RRR桿組的子程序來求F點(diǎn)坐標(biāo)： ，，， （式243）