機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器人學(xué)chap2-資料下載頁(yè)
2025-03-03 13:03本頁(yè)面
【正文】 二、桿組分類法（阿蘇爾運(yùn)動(dòng)鏈） 桿組的定義 機(jī)構(gòu)可以認(rèn)為是由機(jī)架、主動(dòng)件和從動(dòng)件系統(tǒng)三部分組成。從動(dòng)件系統(tǒng)的自由度為零。因此，從動(dòng)件系統(tǒng)一定可以分解成一個(gè)或若干個(gè)不可再分解的自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈，這種運(yùn)動(dòng)鏈稱為桿組。 機(jī)構(gòu)是由一個(gè)或若干個(gè)自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈依次聯(lián)接到機(jī)架和主動(dòng)件上而形成的。 桿組的分類 桿組的構(gòu)件數(shù) n與低副數(shù) p滿足： 3n2p=0 運(yùn)動(dòng)副 A、 C為桿組的外副， B為內(nèi)副，外副若為轉(zhuǎn)動(dòng)副畫為實(shí)心圓，三個(gè)運(yùn)動(dòng)副為移動(dòng)副則失去桿組性質(zhì)。 n=4， p=6 n=6， p=9 桿組按其包含的封閉形是幾邊形進(jìn)行分級(jí)。 桿組運(yùn)動(dòng)確定性：外副若與運(yùn)動(dòng)已知的構(gòu)件相聯(lián)，則桿組中每一構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)都是確定的。 桿組靜力確定性：如桿組上作用的外力系已知，則桿組的各運(yùn)動(dòng)副中的約束反力未知數(shù)可由桿組本身各構(gòu)件的平衡方程式解出。 三、 Ⅱ 級(jí)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 平面連桿機(jī)構(gòu)利用拆組分析的方法，可以分為 Ⅱ 級(jí)機(jī)構(gòu)、 Ⅲ 級(jí)機(jī)構(gòu)、 Ⅳ 級(jí)機(jī)構(gòu)等。其中 Ⅱ 級(jí)機(jī)構(gòu)有五種基本桿組： RRR、 RRP、 RPR、 PRP、 RPP。 1． RRRⅡ 級(jí)組的分析 平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可以拆出如圖所示的 RRRⅡ 級(jí)組，它是由三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副 A、 B、 C和兩個(gè)構(gòu)件 2組合而成。在研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往把運(yùn)動(dòng)副看成一個(gè)點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)副 A、 C即為外點(diǎn)，外點(diǎn)分別與其它桿組的構(gòu)件 i和 j相連接，或其中之一與機(jī)架相鉸接。 ？ ？ 2．內(nèi)副為移動(dòng)副的 RPRⅡ 級(jí)組的分析 P P2為運(yùn)動(dòng)已知點(diǎn)，其坐標(biāo)為 P1(P1x、 P1y)、 P2(P2x、 P2y)。矢量位置方程： 2led ??? ??向兩坐標(biāo)軸投影得： 解得： ？ ？ ？ 速度和加速度分析同前，得到： 3．外副之一為移動(dòng)副的 RRPⅡ 級(jí)組的分析 P4為運(yùn)動(dòng)已知點(diǎn)，待求運(yùn)動(dòng)點(diǎn)為 P2?；瑝K在其上滑動(dòng)的構(gòu)件上的兩點(diǎn) P1 和 P3的運(yùn)動(dòng)為已知。 ？ 39。232442lpplpp?????????? 例：以飛剪機(jī)構(gòu)為例，構(gòu)件 6為原動(dòng)件，當(dāng)原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)給定后，構(gòu)件 5組成的是三轉(zhuǎn)動(dòng)副的二級(jí)組，故可以調(diào)用RRR公式求解，構(gòu)件 4組成的是一外副為移動(dòng)副的二級(jí)組，故可調(diào)用 RRP公式求解。 四、復(fù)雜平面連桿機(jī)構(gòu)的位置分析 構(gòu)成機(jī)構(gòu)的最高級(jí)桿組為二級(jí)以上桿組的機(jī)構(gòu)稱為高級(jí)機(jī)構(gòu)或復(fù)雜機(jī)構(gòu)。 n桿的基本組可以與相關(guān)構(gòu)件（圖中虛線，一般由機(jī)架和原動(dòng)件確定）組成 n/2個(gè)獨(dú)立封閉形（ 圖中 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 表示封閉形的序號(hào) ）。每個(gè)封閉形可建立一個(gè)矢量環(huán)方程或兩個(gè)標(biāo)量方程。因而， n桿的基本組在運(yùn)動(dòng)分析中引入 n個(gè)變量，可以建立 n個(gè)獨(dú)立方程，在一般情況下可以得到確定解。 封閉環(huán)矢量方程： 0?? il?標(biāo)量方程： ???????0sin0cosiiiill?? 如圖一六桿機(jī)構(gòu)，原動(dòng)件為 l1，轉(zhuǎn)角 φ1，該機(jī)構(gòu)可以拆分為一個(gè)四桿組，可以列出兩個(gè)獨(dú)立的位置方程： ???????????406520146321llllllllll??????????？ ？ ？ ？ 解位置方程得到關(guān)于 φ4的一維非線性方程，可用數(shù)值法迭代求解。速度和加速度求解需把位置方程對(duì)時(shí)間求一、二階導(dǎo)數(shù)。 型轉(zhuǎn)換法數(shù)值迭代求解 上述方法對(duì)不同的機(jī)構(gòu)都必須首先進(jìn)行公式推導(dǎo)，因此不具有通用性。型轉(zhuǎn)換法是把一個(gè)復(fù)雜的桿組通過轉(zhuǎn)化變成多個(gè)簡(jiǎn)單的構(gòu)件或二桿組，然后直接調(diào)用求解二桿組的標(biāo)準(zhǔn)程序求解，適用于計(jì)算機(jī)求解，具有通用性。 在阿蘇爾組中把部分外約束解除而在內(nèi)部運(yùn)動(dòng)鏈中輸入同樣數(shù)目的外約束，這樣阿蘇爾組內(nèi)部運(yùn)動(dòng)鏈分解，變成簡(jiǎn)單的構(gòu)件和二桿組。整個(gè)求解過程是一個(gè)連續(xù)迭代求解過程。 上述型轉(zhuǎn)換法最終把復(fù)雜的桿組都轉(zhuǎn)化成能夠直接求解的二級(jí)桿組，若將前面給出的平面機(jī)構(gòu)中二級(jí)桿組的求解公式編成子程序，則作各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析時(shí)就可以直接調(diào)用這些子程序而不必對(duì)每種機(jī)構(gòu)推導(dǎo)方程。 167。 25 其他方法簡(jiǎn)介 桿長(zhǎng)逼近法 解決用直角坐標(biāo)向量法分析基本桿組迭代次數(shù)多 、 費(fèi)時(shí)的問題 。 平面機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖都可以看作是封閉多邊形 ， 而多邊形總可以分解成若干個(gè)單純形 三角形 ， 若對(duì)各種三角形編成子程序 ， 就可適應(yīng)各種平面機(jī)構(gòu)的求解 。 矢量單純形法 約束法 機(jī)構(gòu)是由若干個(gè)點(diǎn)組成的點(diǎn)系 ， 這些點(diǎn)受到一定的約束從而沿著一定的軌跡運(yùn)動(dòng) 。 可以將各類約束方程編成通用子程序調(diào)用 。 單矢法 把機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖分解成最小的單元 — 矢量 ， 并將其編成子程序 ， 對(duì)多干多環(huán)路機(jī)構(gòu)很方便 。 演講完畢，謝謝觀看！
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