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译文滑动块转动曲柄机构的设计 第一部分:多阶段动作产生摘要设计滑动块曲柄机构到完成多阶段运动产生应用代表性地完成可通过可调节的平面的四杆运动加速器,这一方法是被提出来了的。这个方法的好处有两点：第一,多阶段的规定刚体位置是可完成的利用一个机构同较少数活动部分,它用的活动部分比那平面的四杆机构要少。第二，在这阶段滑动块曲柄运动加速器可以完成阶段的规定刚体位置不需任何人工的或自动调整的它的运动副。一滑块路径启动曲柄运动加速器到完成刚体位置的二阶段是设计者利用第7项命令多项式去联接那那可调节的平面四杆运动产生器推杆连接的运动副。这个多项式产生平滑平稳径向位移、速度、加速度和带有转角轮廓的边界条件,这些是可以被呈现的。在本研究中例子问题是考虑一个二阶段的运动副转动平面四杆的机构装置的调整。 2004 Elsevier 公司版权所有。1.介绍平面的四连杆机构广泛的被被用于机械系统和装置。由于平面四杆机构的平面运动学,平面的类型和连接轴方向,它可以是实际的设计并且实现这些机构（与大部分四杆空间机构相比较）。 除此之外, 平面的四连杆机构有一广范系列的图解式和解析设计和分析方法。机构分析中产生的问题要求一个刚体是通过一系列规定位置而被控制的.图.1显示了四连杆机构可用于生产这个运动通过制造那刚体作为它的耦合器连接的一部分。图.2显示了一部装配机器的三个位置的运动产生.理想耦合器的运动只能由个别的离散的精确位置近似表示。由于一连接点只有一有限数的有效的尺寸,设计师可以只规定一有限数的精确点。一个四连杆机构可以满足直到五个规定位置由那运动产生问题。然而,一个可调节的四连杆机构可以满足超过五个给定的位置用这一样的硬件。一四杆机构的运动副可以用二种不同的方法来调整:可调曲柄推杆长度（图.3）和安装曲柄推杆联杆调整（图.4）。那可调节的传动机构可以供应解决一般平面运动（图.5）两个阶段的方法。 如果在调整之后,一四连杆机构在第一阶段是被设计能达到达位置1，2和3,同相地、这同样的接合在第二阶段可以到达三个新的位置4,5和6。两个阶段的运动可以利用一样部件通过校准一个或多个接合叁数来完成,接合可以在这些位置精确地产生运动并且近似表示在其他的位置的运动。连接器的真实运动是精密位置被用愈较多,对理想的运动也愈靠近。 图.1 平面四杆机构 图.2 平面四杆卸栽机构 图.3 可调节长度的曲柄机构 图.4 固定长度的曲柄机构关于运动的产生在可调节的传动机构的区域内,在已出版的作品里1-19 略微被限制。上述的工作包括包括 Ahmad和 Waldron的工作1,他们发展一方法关于综合处理一四连杆机构同可调传动装置安装。他们解决二个阶段的问题用一最大量总数的五个位置。Tao和Krishnamoorthy2发明了绘图的合成程序用尖头产生可变耦合器弯曲。图.5 规定刚体位置的两阶段Mcgovern和Sandor 3,4提出了综合处理可调节的机构的功能和路径生成利用合成物耦合器的方法。Funabashietal.介绍一般方法到设计平面,球体和空间机构哪个可以校准的调整输入/输出关系。Shoup设计可调节的存在于空间的滑动块曲柄机构被当作可变的换置使用泵。 Cheun-chom 和 Kota7介绍了一般的方法关于合成可调节的机构利用可调节的二数。Wilhelm呈现了为可调节的四杆机构的二相运动产生问题的合成方法。Wangand Sodhi9 呈现了解决为那在每二时期中的二个阶段的恰当的移动铰链的三个位置的问题。Russell和Sodhi10,11 最近有耐心的介绍这些方法为综合处理可调节的空间的机构对于多阶段运动产生,空间的RRSS机构可以是综合处理到完成阶段的规定精确的刚体位置。最近Chang12 呈现了可调整四杆机构用指定的切线速度产生圆形的弧。如果存在过任何性能有关限制到那可调节的平面的四杆机构, 人工控制或自动控制是被要求完成所有的规定阶段在多阶段的申请。人工控制可能是耗费时间的尤其是如果那调整过程处于被涉及到的收上位置及机件控制被经常地运用。实现自动化调整能力可能使机制不实用从财务的立场来说-尤其当操作和维护开支被考虑的时候。对于一可调节的平面的四杆运动加速器它包含移动副和连接长度一起控制推杆连接而曲柄连接只能用移动副控制,一等效的滑动块曲柄运动加速器可以被设计成能完成多阶段的规定刚体的位置。这种方法的好处是规定刚体位置的多个阶段是可利用一机构与较少数活动件就能实现的,它与那平面的四连杆机构和那滑动块曲柄运动加速器相比较只用少数活动件就可以完成阶段的规定刚体位置而不需要任何实际的或自动操作控制的它的移动副在这些阶段中。在这个一工作中,一种方法设计偏置曲柄运动加速器实现一般地多阶段运动产生点样可利用可调节的平面的四杆运动加速器来完成是已经被提出来了的。一滑块路径启动曲柄运动加速器到完成刚体位置的二阶段是设计者利用第7项命令多项式去连接那那可调节的平面四杆运动产生器推杆连接的移动副。推杆连接的移动副的径向位移、速度、加速度和参数也被规定利用这个多项式的界限条件的情况2.刚体规则和多阶段运动链锁反应存在于这个工作中的滑块曲柄运动加速器设计法可适应事实上任何多阶段运动链锁反应可利用的方法,那方法含有移动副的控制与安装和可分别地调整曲柄和推杆长度。作者10,11发展了他们整个运动阶段链锁反应在这一个研究中被利用的方法。那平面的四杆运动加速器在图图.6是图解说明了的。在本研究中、连线a0-a1的是表示曲柄而连线b0-b1表示摇杆。平面的四连杆机构的杆a0-a1和杆b0-b1必须满足那固定长条件因为它的安装和移动副的连接轴要保持平行。给一固定支点b0和一移动的铰链b1它们的长度条件等价于公式(1)当用合成法合成平面的四连杆机构的曲柄和从动件时20,21必须被满足。等式（1）可以被重新写成等式（3）。在等式（3）里，变量R表示曲柄或从动件连杆的长度。这一个工作的一个目的是设计一个等效的滑动块-曲柄运动加速器作为一可调节的平面的四杆运动机构。虽然平面的四连杆机构中的曲柄和从动件连杆两者的运动铰链是可调整的,但只有动件连杆的长度可被调整（非那曲柄连杆)。 通过做这些,这个等效滑动块曲柄运动机构是被设计成将会有一个固定曲柄连杆长度和一滑动块路径这就相当于从动件连杆的调解。 图.6 平面四杆运动加速器及它刚体上的p、q、r点 （3）方程（2）是一刚体位移矩阵,它是存在于空间的刚体位移矩阵20,21的矩阵与逆矩阵之乘积。为一刚体在适当的位置“i”和那之后的位置“j”制定坐标,矩阵 Dij是一个变换矩阵要求变换坐标从位置“i”到位置“j”变量 p,q和r在等式方程（2）中表示那刚体在二维空间的位置。虽然这一位置的二维空间位置是通常被描述为单个点和一位移角（例如: p和 ),作家选择描述刚体使用三个点作为计算的目的。如果用户喜欢描述那刚体利用传统的的标记,这个位移矩阵在方程等式（2）将被替换为简单的平面刚体位移矩阵20,21。因为有四个变量（b0x、b0y、b1x,and b1y）,一个五个刚体位置的最大值可以被确定,不需要任意的选择一参数作为其中的一阶段（看表1）。点p、q和r 将不会全部的落在各刚体位置的同一直性上.拿这个预防措施防止那些在刚体位移矩阵（方程等式（2）中的排变成成比例项的。有比例项的排,这些矩阵不能被倒置的。在表1里、给出了为可调节的平面的四杆运动机构规定的刚体位置的最大极限数目转动曲柄和从动件连杆的固定和移动的铰链的数目确定了刚体位置的最大极限数目。 这个例子问题在这个工作中，一个等效滑动块曲柄是被设计成能完成一二相移动铰链控制请求为一可调节的平面的四杆运动加速器。在这二相中,可调整的移动铰链例子的问题在这一个工作中,需要的未知数是 a0,a1,a1n,b0,b1和b1n，未知数a0 和 b0表示平面的四杆机构繁荣固定支点。未知数a1,a1n,b1和b1n表示那移动铰链在平面四杆机构中的1阶段和阶段。由于这些未知数的中间每一个有二组成物,则总共由12个变量来确定。表1 可调的平面四杆机构的规定刚体位置和各阶段的变化方程等式 (4)-(8), 是用来计算六个未知者中的五个在a0, a1和a1n 。这个变量a0x 和连杆长度R是确定了的。方程等式 (9)-(13), 是用来计算六个未知者中的五个在b0, b1和b1n 。这个变量b0x 和连杆长度R1和R2是确定了的。3.轨道链锁反应级在前一单元描述了那多阶段运动链锁反应级方法之后,用户可以用合成法合成一个平面的四杆运动加速器和确定移动副的路径。这个从动件连杆的运动副的轨道必须以一种方式被连接的,这种方式以允许平滑的变位速度，加速度和 变换在确定运动副的轨道之间。突然的或不连续的变化将最终导致滑动块转动曲柄机构的过度磨损。这等效滑动块曲柄运动加速器的滑动块路径将由该从动件连杆的运动副的路径和连接他们的轨道组成。在一可调节的四连杆机构的操作期间由于在一个特别的阶段,这转动曲柄和从动件连杆的运动副的半径位置是固定的及这个运动副半径的速度,加速度和转角是零。这同样的适用在可调节的平面的四连杆机构的运动副,固定连杆长度调整的期间 ,当运动副和连杆长度调整被考虑的时候,这运动副的径向位置，速度,加速度和转角进行从这连杆参数在前阶段到这后阶段连杆参数的变化。如果转变曲线的产生是因为这从动件连杆,及这个曲线图是分段的连接到这个从动件的移动副的曲线图上的,这就相当于这个阶段前后的变化, 一个单一的滑动块轨道的形成说明在这些阶段之间的变化（或从动件连杆移动副的调整）。一7次顺序多项式22,23是要求确定这可调整的平面的四杆运动加速器中从动件的运动副的径向位置，速度，加速度和转角在这些阶段的变化。这径向变位，速度，加速度和转角边界条件关于这个多项式是在这一个工作中, R0是从动件连杆在阶段一的长度（连杆b0 - b1)而Rf是从动件连杆在阶段二的长度（连杆b0 -b1n）。这些约束确定了一线性集的八个方程等式与八个数,它们的解答式是4. 例问题带有固定转动曲柄的可调整的平面四杆运动加速器的两个阶段的运动副的调节和从动件从动件长度在这一个断面是被例证了的。在表2里是列出关于七个规定刚体位置的点p, q和r在X Y 座标系中的座标。表2可调整的平面四杆运动加速器规定刚体的位置等式方程（4）-（8）用来计算六个未知者中的五个在a0、a1和a1n中。这可变的a0x和连杆长度R1是确定了的（a0x = 0而R1 = 1）利用下列初始值:这平面的四连杆机构解答表示为 图.7 可调整的平面四杆运动加速器和相应规定刚体位置 图.8 用合成法合成可调整的平面的四杆运动加速器的运动副的轨迹等式方程.（9）-（13）是用来计算在 b 0 ， b 1 和 b 1n 中六个未知数中的五个。这可变的b0x和连接长度R1而R2是确定了的（b0x = 1.5、R1 = 1.5、R2 = 1.3）。利用下列初始估计：这平面的四连杆机构解答表示为:利用这已计算了的值和运动副的参数,可调整的平面四杆机构运动加速器的结果在图.7里被说明.在本研究中一等效滑动块曲柄加速器是被设计成平面的四杆运动加速器的。用合成法合成可调整的平面的四杆运动加速器在阶段一和阶段二的开始和结束位置是被说明的在图.8。 由于这曲柄连杆由一固定的长度的连杆的运动副来控制, 这个图.9 等效滑动块曲柄加速器和刚体的初始位置 滑块径向位移曲柄的角位移图.10 合成法合成滑动块曲柄运动加速器中滑动块相对曲柄转角径向位移连杆的运动副的全部位置（a1经过a4而a1n经过 D57 a1n）是位于同一条圆弧上的。而从动件连杆的运动副的位置（b1穿过b4和b1n穿过 D57 b1n）落在两条不同的弧上（一个为一个阶段）。为了完成等效滑动块曲柄运动加速器的滑动块轨道,等式方程（14）是用来计算一连接从动件运动副如在图.8.的路径。使用方程（14）和这规定边界条件,滑动块轨道在图.9是可以被设计的。滑动块轨道产生这径向变位，速度，加速度和转角轮廓这在图.1013中被说明了。 在表 3 列出是等效平面滑动块转动曲柄机构的七个规定刚体位置点p ,q 和r在X Y 座标系中的值。为了达到位置2,3 和4在表3中,连杆a0a1需绕X轴分别旋转到130,125和120。为了要在表 3 中达成位置 5,6 和 7,连杆a0-a1需绕X轴分别旋转到100,95和90。在这两个阶段,曲柄转角最初 135 是相对 X轴和刚体点坐标在这个转动曲柄的位置是表格3中位置 1 中是坐标。 滑块的径向速度 曲柄的角位移图.11 合成法合成滑动块曲柄运动加速器中滑动块相对曲柄转角径向速度 滑块的径向速度曲柄的角位移图.12 合成法合成滑动块曲柄运动加速器中滑动块相对曲柄转角径向加速度曲柄的角位移图.12 合成法合成滑动块曲柄运动加速器中滑动块相对曲柄转角径向加速度表3图.1013说明了等效滑动块曲柄运动机构径向这径向变位，速度，加速度和转角(相对于转动曲柄位移角）在阶段1到阶段2这其中的变化。这径向速度，加速度和转角的边界条件（等式方程( 16 ( 18)和等式方程( 20) ( 22)是指定到零的,这是为了产生的速度，加速度和转角轮廓与那外在变化的轮廓是相连的。这径向位移轮廓边界条件(等式方程。( 15)和( 19)是表示阶段1和阶段2从动件连杆的长度( R0 = 1.5和Rf = 1.3)，这也是为了形成的位移与那在外面变化的轮廓是连续的。5.讨论由于被综合的机械装置所需要，在这一个工作中被呈现的滑件路径设计方法因只有固定的和运动副对可调整平面的四杆机械装置对大部份的现有动
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