具有双停歇的六杆机构运动学性能分析
具有双停歇的六杆机构运动学性能分析
Study on theKinematics performance of
Six-bar Dwell Mechanism
(School of Mechanical & Electronic Control Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)
摘要：本文主要研究的是通过利用运动仿真软件Workingmodel进行连杆机构运动仿真。
先在Workingmodel中画出的机构运动2D图，然后对机构进行仿真。
并且查看某些点的运动轨迹，最后得出所研究的构件的位置，速度，加速度图像。
通过对这些机构进行仿真，不仅学会使用分析软件，而且学会一些机械设计的方法。
关键字：Workingmodel，仿真，机构运动分析
ABSTRACT: This paper mainly studies are by using motion simulation software Workingmodel for connecting rod mechanism’s simulation.First draw the mechanism motion in Workingmodel figure, then the simulation was carried out on the connecting rod mechanism.And analysis trajectory of some points.Finally,concluded the position, velocity, and acceleration curve of the frame member which we study. Through the simulated of these mechanism,I not only learn to use the design and software workingmodel, and learn some design methods. KEYS:Workingmodel，Simulation，Mechanism motionanalysis
目录
1.摘要 (1)
2.引言 (3)
2.1working model简介 (3)
2.2working model优点 (3)
3.机械结构分析 (4)
3.1六杆机构自由度分析 (4)
3.2六杆机构结构组成分析 (5)
3.3 机构运动特性分析 (6)
4.结论 (9)
5.参考文献 (9)
6.感想与收获 (10)
2.引言
2.1Workingmodel简介：
Workingmodel是世界上最受欢迎的CAE工具，它是一种概念性设计的工具，可让用户创建模拟机构取代模糊、费时、不准确的机构计算。
所采用的工作模型是由成千上万的专业工程师创建并分析真实的机械系统得到的。
它的工作模型包括自动碰撞检测和反应NURBS的几何形状。
最新版本还包括普遍脚本为Flexbeam、剪力和弯矩、和销钉摩擦等。
这些脚本都被定制以扩展用户工作模型的使用。
它是构建一个想象中产品的结构的最好仿真工具，能够测定产品合理性，推荐产品的相关参数。
2.2working model优点
Working model是一个非常简单有用的软件，既可以进行运动仿真，还可以进行运动分析，非常直观，特别是任意一点的轨迹都可以模拟，这对学生的设计很适合，可以实时观察轨迹的变化，直到选中预想的轨迹为止。
另外，该软件的强大的动画功能还能引起学生的兴趣。
3.机械结构分析
图1
3.1 六杆机构自由度分析自由度公式:F=3n-(2P l +P h–P’)-F’
F是自由度，n为活动构件数
P l是低副个数，P h是高副个数
P’是虚约束个数，F’是局部自由度
自由度计算：
n=5,P l=7,P h=0,P’=0,F’=0
F=3n-(2P l +P h–P’)-F’=3x5-2x7=1
3.2六杆机构结构组成分析
图2
如图2所示，除原动件外，原六杆机构可拆分成两个II级组，即由2个构件和3个低副构成的基本杆组。
所以该具有双停歇运动特性的六杆机构是II级杆组。
3.3机构运动特性分析
图3
如图3所示，E点的每个运动周期内均有两个X，Y坐标持续一段时间基本不变的位置，，这时E点通过图1中ββ段近似圆弧，这段圆弧较长，所以体现E点停歇时间较长。
另一个位置持续不变的时间相对较短，图示停歇现象没有上一个位置明显。
这时E点通过图1中αα段近似圆弧，这段圆弧较短，所以体现E点停歇时间较短。
机构的速度图像（E点）：
图4 机构的加速度图像（E点）：
图5
图6
在图6所示位置，E点所在的较长段近似圆弧圆心在F’点，所以此时F点基本保持静止。
图7
在图7所示位置，E点所在的较短段近似圆弧圆心在F’’点，所以此时F点也基本保持静止。
4.结论
通过working model的仿真，可以清晰地得出该六杆机构的确具有双停歇的运动特性，它是利用一个具有两段近似圆弧的连杆曲线来实现的。
两段圆弧的圆心分别在F’和F’’点，在机构的每个运动周期都有两个较长时间的稳定停歇。
5.参考文献
【1】孙桓陈作模葛文杰. 机械原理. 高等教育出版社
【2】华中科技大学画法几何及机械制图. 高等教育出版社. 【3】机械原理.全程辅导李光敏
【4】金文涛谢萌基于Mathematica和Workingmodel的机构运动分析与设计
【5】Working model 2D 教程
6.收获与感想
通过这次小项目的研究，不仅让我学会并且熟练掌握了Working model和Sam这两个软件，还借此机会复习了CAD，增强了自己的动手能力。
同时还增加了机械原理学习的兴趣，对机械原理的学习不再是仅仅的文字与静止的图片了，可以自己动手仿真，设计，这使学习的兴趣更浓烈了。
此外，Working model是个很实用的软件，学会了这个软件，以后碰到什么难以理解的机构可以自己动手制作二维模型来仿真，让机构动起来帮助理解。
总之这次活动获益匪浅。
六杆间歇机构综合方法的研究
六杆间歇机构综合方法的研究
于红英;王知行;钟诗胜;李建生
【期刊名称】《高技术通讯》
【年(卷),期】2004(014)001
【摘要】主要研究了六杆单、双次间歇机构综合的计算机综合方法.以机构运动学知识为基础,综合了连杆曲线中带有单、双直线段和圆弧段的基础四杆机构,从而建立起基础四杆机构的数据库.根据各种类型的基础四杆机构连杆曲线的特性,研究了输出II级杆组的综合方法.按本文所介绍的方法综合六杆间歇机构,可得到间歇角从25°到50°的滑块一次间歇机构和滑块二次间歇机构以及间歇角从25°到140°的铰链一次间歇机构.计算机仿真结果证明所用的方法可行,且对每组输入要求均得到多个满意的结果,实现了六杆间歇机构综合的多解及自动设计.
【总页数】7页(P56-62)
【作者】于红英;王知行;钟诗胜;李建生
【作者单位】哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TH11
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5.铰链六杆间歇机构综合的数值方法 [J], 于红英;王知行;李建生
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六杆间歇机构综合方法的研究
图!
六杆间歇机构的组成
点。常定曲率圆点曲线是连杆平面上瞬时曲率不变 的点的集合， 在常定曲率圆点处连杆曲线与曲率圆 重合于四个无限接近的点上。鲍尔点是拐点圆与常 定曲率圆点曲线的交点， 在鲍尔点处， 连杆曲线与直 线有四个无限接近的接触点。由上述理论可知， 用 鲍尔点附近的曲线逼近直线远比单纯用拐点附近的 曲线逼近直线精度要高。如果选定鲍尔点为连杆平 面上的一点 ! ， 则在四杆机构运动过程中， ! 点的轨 迹中有一段直线。 圆弧段的逼近： 由于常定曲率圆点曲线与曲率 圆重合于四个无限接近的点上， 如果选常定曲率圆 则在四杆 点曲线上的点作为连杆平面上的一点 ! ， 机构运动过程中 ! 点的轨迹中有一段圆弧。 本文采用鲍尔点和常定曲率圆点为连杆平面上 的点来综合连杆曲线中带有直线段和圆弧段的基础 四杆机构。 把六杆间歇机构按输出 !! 级杆组的类型分为 两种形式。当输出 !! 级杆组为 "#" （其中 " 代表英 文单词 “"$%&’()$ *+,-” 的第一个字母， 表示回转副； # 代表英文单词 “ #-,./+),0 *+,-”的第一个字母， 表示移 动副） 杆组时， 六杆间歇机构称为滑块式六杆间歇机 构， 文中简称为滑块间歇机构。当输出 !! 级杆组为 （ " 的意义同上） 杆组时， 六杆间歇机构称为铰 """ 链式六杆间歇机构， 文中简称为铰链间歇机构。
图#
常定曲率 ’)(*+,-+) 曲线
" & " & # 寻找连杆平面上对应的 ’()*+,-+) 点 寻找连杆平面上对应的常定曲率圆点和常定曲 率圆心点是基础四杆机构综合的关键。图 % 所示为 一四杆机构 0,12 的常定曲率圆点曲线和常定曲率 圆心曲线， 3 点为杆 0, 与杆 12 的瞬心， 34 为极切 线， 35 为极法线。并不是在常定曲率圆点曲线上 和常定曲率圆心曲线上任意选两点就可组成一组对 应的圆点和圆心点， 还必需要求所选择的两点ห้องสมุดไป่ตู้于
机械原理课程设计六杆机构运动与动力分析
机械原理课程设计六杆机构运动与动⼒分析⽬录第⼀部分：六杆机构运动与动⼒分析⼀．机构分析分析类题⽬ 3 1分析题⽬ 32.分析内容 3 ⼆．分析过程 4 1机构的结构分析 42.平⾯连杆机构运动分析和动态静⼒分析 53机构的运动分析8 4机构的动态静⼒分析18 三．参考⽂献21第⼆部分：齿轮传动设计⼀、设计题⽬22⼆、全部原始数据22三、设计⽅法及原理221传动的类型及选择22 2变位因数的选择22四、设计及计算过程241.选取两轮齿数242传动⽐要求24 3变位因数选择244.计算⼏何尺⼨25 五．齿轮参数列表26 六．计算结果分析说明28 七．参考⽂献28第三部分：体会⼼得29⼀.机构分析类题⽬3（⽅案三）1.分析题⽬对如图1所⽰六杆机构进⾏运动与动⼒分析。
各构件长度、构件3、4绕质⼼的转动惯量如表1所⽰，构件1的转动惯量忽略不计。
构件1、3、4、5的质量G1、G3、G4、G5，作⽤在构件5上的阻⼒P⼯作、P空程，不均匀系数δ的已知数值如表2所⽰。
构件3、4的质⼼位置在杆长中点处。
2.分析内容（1）对机构进⾏结构分析；（2）绘制滑块F的运动线图（即位移、速度和加速度线图）；（3）绘制构件3⾓速度和⾓加速度线图（即⾓位移、⾓速度和⾓加速度线图）；（4）各运动副中的反⼒；（5）加在原动件1上的平衡⼒矩；（6）确定安装在轴A上的飞轮转动惯量。
图1 六杆机构⼆.分析过程：通过CAD制图软件制作的六杆机构运动简图：图2 六杆机构CAD所做的图是严格按照题所给数据进⾏绘制的。
并机构运动简图中活动构件的序号从1开始标注，机架的构件序号为0。
每个运动副处标注⼀个字母，该字母既表⽰运动副，也表⽰运动副所在位置的点，在同⼀点处有多个运动副，如复合铰链处或某点处既有转动副⼜有移动副时，仍只⽤⼀个字母标注。
见附图2所⽰。
1.机构的结构分析如附图1所⽰，建⽴直⾓坐标系。
机构中活动构件为1、2、3、4、5，即活动构件数n=5。
基于ADAMS六杆机构分析
机械原理课程虚拟样机仿真实验报告题目：基于ADAMS的六杆机构的运动学分析姓名：学号：班级：2016年5月30日基于ADAMS的六杆机构的运动学分析14041034 闫响北京航空航天大学能源与动力工程学院（北京100191）摘要本文主要针对六杆机构，理论分析了该机构各输出构件的位置、速度和加速度的变化规律；并利用ADAMS软件对机构进行了建模仿真，得到了各输出构件的位置、速度和加速度的变化曲线；通过仿真结果与理论分析的比较，验证了理论分析的正确性。
关键词：ADAMS；六杆机构；运动学分析.目录1、题目要求 (1)2、机构位置、速度及加速度方程的求解 (4)2.1 求解C构件位置、速度、加速度（解析法） (4)2.2 求解E构件位置、速度、加速度（解析法) (6)3、ADAMS软件仿真模型的建立及结果分析 (10)3.1仿真模型的建立 (11)3.2仿真结果分析 (11)4、结束语 (13)参考文献: (13)1、题目要求图1已知图1所示六杆机构中，∠CAE = 90°, l AB = 150 mm, l AC= 550 mm, l BD = 80 mm, l DE = 500 mm, w1 = 10 rad/s。
其中，杆件AB为主动件，滑块C和滑块E 为输出构件。
求∠BAE = 45°时构件3的角速度和角加速度和点E的速度和加速度。
图12、机构位置、速度及加速度方程的求解输出构件为构件C与构建E。
应用解析法求解两构件位置、速度、加速度方程。
2.1 求解C构件位置、速度、加速度（解析法）建立如图2所示的坐标系。
因为在ADAMS坐标系中，垂直纸面向外的方向为Z 轴正向，为使其互相吻合，设定向右为正，向左为负。
图23构件的角度（以Y 轴负向为起始，顺时针为正，逆时针为负）22222332222222222313132121)]10cos(3365[)10sin(9240010)10sin()]10cos(3365[924010)10sin()]10cos(3365[334565165)]10cos(3365[)10sin(1033456510)10sin(165)]10cos(3365[)10sin(1033]45)10cos(165[)]10cos(3365[10)10sin(1653)10cos(336545)10cos(165)10cos(6613090)10cos(330)]10sin(3[)]10cos(311[9011)10cos(30)]10cos(311[9011)10cos(30)]10sin(3[)]10cos(311[)]10cos(311[)]10cos(311[9011)10cos(30])10cos(311)10sin(3[11)]10cos(311[)10sin()10sin(330)]10cos(311[)10cos(30])10cos(150550)10sin(150[113])10cos(311)10sin(3arctan[])10cos(150550)10sin(150arctan[])10cos(150550)10sin(150arctan[)10cos(150550)10sin(150cos sin tan )-cos(cos 0sin(sin t t t t t t t t t t t t t t dtd t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t dtd t t t t t t t t l l l l l l l l ---=⨯⨯---=⨯⨯-⨯+⨯--=-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯--=-⨯⨯⨯---⨯⨯⨯--==---=--=+--⨯⨯-=--⨯⨯⨯+---=--⨯⨯⨯-+-=-⨯⨯⨯--⨯⨯⨯-+-==--=--=--=--=--==+=-+ωαβωβααββαβα构件角加速度：构件角速度：）当∠BAE = 45°时，t 为0.55s ：srad t t srad t t radt t st /65.37)]10cos(3365[)10sin(92400/72.1)10cos(336545)10cos(1650.202842])10cos(311)10sin(3arctan[55.0233-=---=-=---==--==αωβ 2.2 求解E 构件位置、速度、加速度（解析法）E 构建的位置（用横坐标表示）：]))10cos(311)10sin(3arctan[6cos(80)10sin(150])])10cos(311)10sin(3arctan[6sin(80)10cos(150[500])10cos(311)10sin(3arctan[10)6cos(80sin 150)]6sin(80cos 150[500)]6sin(80cos 150[500])6cos(80sin 150[500)]6sin(80cos 150[])6cos(80sin 150[2222222222t t t t t t x t t t x x x --⨯+---⨯+⨯-=--==+⨯+-+⨯+⨯-=+⨯+⨯-=-+⨯+-=+⨯+⨯+-+⨯+-ππβαβπαβπαβπαβπαβπαβπα滑块的速度公式与加速度公式过长且过于复杂，化简已意义不大，因此将公式拆分成几个层次，分层次计算，降低计算难度。
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基于ADAMS的六连杆机构的运动学分析 论文
基于ADAMS的六连杆机构的运动学分析论文本科毕业设计（论文）学生姓名：院（系）：机械工程学院专业班级：机械1004班指导教师：于洋完成时间： 2021 年月日题目：基于ADAMS的六连杆机构的运动学分析西安石油大学本科毕业设计（论文）基于ADAMS的六连杆机构的运动学分析摘要：虚拟样机技术是一种崭新的产品开发技术，其中ADAMS软件是目前最著名的虚拟样机分析软件之一。
本文阐述了虚拟样机技术和ADAMS软件的特点及其应用，以六连杆机构在牛头刨床中的应用为研究对象，对其进行动力学分析。
主要运用我们学习过的机械原理和理论力学知识对机构进行运动学和动力学的相关理论计算；利用ADAMS软件在图形显示方面的优势，采用其基本模块ADAMS/View(界面模块) 和ADAMS/PostProcessor（后处理模块）进行一系列建模、运动分析和动态模拟仿真工作。
验证模型的正确性，并对机构在整个周期内的可行性进行计算分析，记录相应信息，输出所需要的位置、速度、加速度、力矩等曲线与理论结果比较，充分展现虚拟样机技术与物理样机比较之下的优越性，为虚拟样机技术的深入研究打下基础。
关键词：ADAMS；六连杆机构；运动学分析；仿真西安石油大学本科毕业设计（论文）The Kinematic Analysis of Six Bar Linkage based on ADAMSAbstract：Virtual prototyping technology is a new product development technology, and software ADAMS is one of the most famous virtual prototype analysis software software. This article expounds the characteristics and application of virtual prototype technology and ADAMS software, chose the application in six bar linkage as research body and do some dynamics analysis. Mainly use the knowledge of mechanical principle and the theory of mechanical we have already learned, kinematics and dynamics of mechanism related to the theoretical calculated. Using ADAMS software in graphic display advantages andusingthebasicmoduleofADAMS/View(interfacemodule)andADAMS/PostProcessor (post-processing module) to a series of modeling, motion analysis and dynamic simulation work. To prove the validity of the model and the feasibility of institutions in the whole cycle calculation analysis, record the corresponding information, output the required position, velocity, acceleration, torque curve compared with theoretical results, such as to fully demonstrate the virtual prototype technology and the superiority of physical prototype, lays the foundation for the further study of virtual prototype technology.Keywords：ADAMS ,Six Bar Linkage, Kinematic Analysis, Smulation目录1 绪论 ........................................................................... (1)1.1 虚拟样机技术及其研究现状 ........................................................................... (1)1.1.1 虚拟样机技术的基本概念 (1)1.1.2 虚拟样机技术的应用及其特点 ............................................................... 1 1.1.3 虚拟样机技术的研究现状与发展趋势 ................................................... 2 1.2 ADAMS软件 ........................................................................... . (3)1.2.1 ADAMS软件简介 ........................................................................... ......... 3 1.2.2 ADAMS软件的模块 ........................................................................... ..... 4 1.2.3 ADAMS软件的特点 ........................................................................... ..... 4 1.2.4 ADAMS软件的应用 ........................................................................... ..... 4 1.3 连杆机构概况 ........................................................................... . (5)1.3.1 连杆机构及其传动特点 ...........................................................................5 1.3.2 平面六杆机构的分类 ........................................................................... .... 6 1.4 课题研究的内容与目的 ........................................................................... ........... 6 2 六连杆牛头刨床机构的相关特性分析 (7)2.1 六连杆牛头刨床工作原理和要求 (7)2.2 机构运动学分析 ........................................................................... .. (7)2.2.1 机构的自由度与行程速度比 ................................................................... 8 2.2.2 用矢量方程图解法在右极限处作机构的速度分析 . (8)2.2.3 用矢量方程图解法在右极限处作机构的加速度分析 .........................11 2.3 机构的动力学分析 ........................................................................... .. (15)2.3.1 惯性力的计算 ........................................................................... .............. 15 2.3.2 惯性力偶矩 ........................................................................... .................. 15 2.3.3 拆分杆组 ........................................................................... ...................... 16 2.3.4 机构受力分析 ........................................................................... .. (16)2.4 小结 ........................................................................... ................................................. 18 3 基于ADAMS的六连杆机构的建模与仿真 ...............................................................193.1 工作环境设置 ........................................................................... ......................... 19 3.2 创建模型 ........................................................................... (19)3.2.1 求特殊位置时各点的坐标 (19)3.2.2 用ADAMS创建各构件 .........................................................................20 3.3 Body特性修 (21)Ⅰ西安石油大学本科毕业设计（论文）3.3.1 曲柄1和滑块2的质量、转动惯量修改 ............................................. 21 3.3.2 摇杆3、连杆4和滑块5的质量与转动惯量修改 .............................. 21 3.4 添加约束和驱动 ........................................................................... (21)3.4.1 添加约束 ........................................................................... ...................... 22 3.4.2 添加驱动 ........................................................................... ...................... 23 3.5 施加载荷 ........................................................................... ................................. 24 3.6 模型仿真 ........................................................................... (24)3.6.1 模型验证 ........................................................................... ...................... 24 3.6.2 简单仿真与动画回放 ........................................................................... .. 25 3.6.3 模型测量 ........................................................................... ...................... 26 3.7 小结 ........................................................................... ......................................... 27 4 仿真结果分析 ........................................................................... (29)4.1.1 ADAMS/PostProcessor简介 .................................................................. 29 4.1.2 由仿真结果绘制曲线图的类型 ............................................................. 29 4.2 仿真结果曲线图与分析比304.2.1 曲柄1(PART_2) .................................................................... .................. 30 4.2.2 滑块5（(PART_6) ................................................................... ............... 32 4.3 小结 ........................................................................... ......................................... 33 5 总结 ........................................................................... .................................................... 35 参考文献 ........................................................................... .................................................. 36 致谢 ........................................................................... (37)Ⅱ感谢您的阅读，祝您生活愉快。
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机械原理课程设计说明书设计题目：六杆机构运动分析学院：工程机械学院专业：机械设计制造及其自动化班级：25041004设计者：25041004指导老师：张老师日期：2013年01月07日目录1.课程设计题目以及要求————————————————————32.运用辅助软件对结构进行结构分析———————————————43.数据收集以及作图———————————————————————114.总结————————————————————————————17六杆机构运动分析1、分析题目对如图5所示的六杆机构进行运动与动力分析，各构件长度、滑块5的质量G 、构件1转速n1、不均匀系数δ的已知数据如表5所示。
2、分析内容（1）对机构进行结构分析：（2）绘制滑块D 的运动线图（即位移、速度和加速度线图）：（3）绘制构件3和4的运动线图（即角位移、角速度和角加速度线图）： （4）绘制S4点的运动轨迹。
图5表5方案号L CDmmL ECmmymm L AB mm L CS4 mm n 1r/mi n1 975 360 50 250 400 23.52 975 325 50 225 350 33.53 9003005020030035（一）对机构进行结构分析选取方案三方案号L CDmm L ECmmymmL ABmmL CS4mmn 1r/mi n3 900 300 50 200 300 35对六杆机构进行运动分析：（1）原始数据的输入：（2）基本单元的选取及分析：（3）各点运动参数:（4）长度变化参数（5）各构件角运动参数：（二）滑块D的运动线图（位移-速度-加速度线图）：（三）构件3的运动线图（角位移-角速度-角加速度线图）：（四）构件4的运动线图（角位移-角速度-角加速度线图）：（五）S4点的运动轨迹：（六）数据收集以及作图（1）滑块D 点x 、y 方向的运动参数如表6.1所示表6..1由上表可以得到D 点运动线图如图6.1所示图6.1位置 0123456789101112位 移X 1188.097 1187.376 1058.394 848.5281 680.2758 607.9142 606.0113 651.5314 734.6896 848.5281 980.0058 1105.089 1188.097 Y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 速 度X 332.4289 -434.0533 7293.698 -1466.08 -831.5157 -222.7902 169.5616 457.6898 699.4701 879.648 933.0263 776.3062 332.4289 Y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 加 速度X -4255.382 -6281.231 -4679198 2533.081 4920.073 3387.318 2265.425 1834.254 1530.378 911.9092 -264.7796 -2020.469 -4255.382 y 0（2）构件3的运动参数如表6.2所示表6.2位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12角位移φ14.03624 -16.10211 -50.93532 -90 230.9353 196.1021 165.9638 139.1066 114.1333 90 65.86674 40.89339 14.03624角速度ω-3.4496 -3.947138 -4.561904 -4.886933 -4.561904 -3.947138 -3.4496 -3.1416 -2.981412 -2.93216 -2.981412 -3.1416 -3.4496角加速度ɛ-2.789002 -4.130385 -3.972855 -6.092957 3.972855 4.130385 2.789002 1.582846 0.7038764 2.368942 -0.703876 -1.582846 -2.789002由上表得构件3的运动线图如图6.2所示图6.2（3）构件4的运动参数如表6.3所示表6.3位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 φ-4.63715 5.304571 14.99956 19.471122 14.99956 5.304571 -4.63715 -12.60438 -17.70998 -19.47122 -17.70998 -12.60438 -4.63715 角位移ω 1.119198 1.269533 0.992103 1.253846 -0.9921031 -1.269533 -1.119198 -0.8111576 -0.4265414 -1.775216 0.4265414 0.1811158 1.119198 角速度ɛ 1.768468 0.031558 -4.448388 -8.443604 -4.448388 0.031558 1.768468 2.468482 2.88811092 3.039697 2.881092 2.468482 1.768468 角加速度由表6.3参数可得构件4的运动线图如图6.3所示图6.3（4）S4点x、y方向的运动参数如表6.4所示表6.4位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12位移X 590.0608 586.9459 478.8375 282.8427 100.7192 10.48452 7.975251 65.99134 163.1245 282.8427 408.4406 519.5487 590.0608 Y 48.50713 -55.47002 755.287 -200 -155.287 -55.47002 48.50713 130.9307 182.5194 200 182.5194 130.9307 48.50713速度X 278.1398 -363.6323 -1139.637 -1466.08 -985.5764 -293.2113 223.8507 563.8953 777.3222 879.648 855.1742 670.1007 278.1398 Y -669.3207 -758.4576 -574.98 -8.42273 574.98 758.4576 669.3207 474.9653 243.7962 7.905602 -243.7962 -474.9653 -669.3207加速度X -3592.063 -5316.593 -4799.736 844.3604 4920.073 4351.956 2928.744 1896.326 1108.512 303.9697 -686.6455 -1958.397 -3592.063 y -1118.368 70.54837 2730.937 4776.623 2730.937 70.54837 -1118.368 -1531.544 -1679.939 -1719.512 -1679.939 -1531.544 -1118.368（七）总结：六杆机构的运动分析相比课本上的平面四杆机构来说难度大些，而且是用辅助软件进行运动分析，这看起来似乎难度更大。
6杆并联机构运动学及杆受力的仿真
的速度和加速度更能反映实际情况； # 仿真结果 能直观地体现机构的某些特性 ( 其基本过程如下： !）给定动平台的运动规律； 用 （ !） 式 $）根据动平台的一个离散的位姿， 计算各杆的长度； （$） 式计算各杆的速度和加速度； #）利用 （#） （*） 、 式求解动平台的速度和加速 *）运用 度； （%） 式求各根杆的受力； +）用 步， 直至整个运动过程结束 ( %）返回第 $） 动平台的姿态用欧拉角描述， 具体定义参看 文献 ［#］ 机构静平台在上、 动平台 ( 在仿真实例中， 在下纵向放置 ( 动平台半径： 静平台半径： !// 00，
$
（*）
& ’ "% ｝ 为 % 根杆伸缩加 %
& & "｛ 速度； $ "# "$ "% (# ($ (% ｝ 为动平台 加速度； ［ ’" 为二阶影响系数矩阵， （ *） 式中右边 $］
第 $ 项定义为 ! & ’! $ ! $ ! & ! $ ’$ $ " & ! ! ［ ’$ ］ $ ! !$ " & ! ’% $ ! $ 将 （*） 式变形， 得到加速度的正解公式 & " #$ & !& $ " " ’ " !
从表中可以看出当杆的伸缩速度和加速度增加时动平台的速度和加速度随之增加各杆受力的最大值呈现先减小后增加的趋势这表明保持动平台运动形式不变控制动平台的运动速度和加速度可以改善杆的受力状况
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北京航空航天大学学报 56789:; 6< =>?@?9A B9?C>8D?EF 6< 1>869:7E?GD :9H 1DE869:7E?GD
六杆机构的特点及应用
六杆机构的特点及应用六杆机构是指由六根杆件连接而成的机构，具有特定的结构特点和运动特性。
它是由机械工程中常见的机构之一，广泛应用于各类运动装置和工业设备中。
在以下部分，我将详细介绍六杆机构的特点及其应用。
首先，六杆机构的特点主要包括以下几个方面：1. 结构复杂且刚性良好：六杆机构由六根杆件相互连接而成，杆件的连接点形成六边形结构。
这种结构具有较大的刚性，能够保持机构的稳定性和工作效率。
2. 运动自由度高：六杆机构有六根杆件，每根杆件都可以作为驱动杆件或连接杆件，从而使机构具有较高的运动自由度。
通过合理的布置和驱动方式，可以实现复杂的运动路径和运动模式。
3. 平行四边形运动：六杆机构的运动特点之一是平行四边形运动。
当其中两个相邻杆件作为驱动杆件，其他四个杆件作为连接杆件时，机构的运动路径将呈现出平行四边形的规律。
这种运动规律在某些工业应用中具有重要意义。
4. 运动精度高：六杆机构的杆件长度和角度可以根据实际需求进行设计和调整，从而实现机构运动的高精度和稳定性。
这在一些需要精确定位和控制的应用中非常重要。
接下来，我将介绍六杆机构的应用领域：1. 机械工业：六杆机构在机械工业中广泛应用于各种类型的传动装置和运动装置。
例如，它可以用于实现复杂的导向和定位运动，用作自动装配机器人的关键部件，用于提高机械设备和生产线的自动化程度和生产效率。
2. 汽车工业：六杆机构可以应用于汽车悬挂系统中。
它可以用来调节汽车悬挂系统的刚度和行程，改善车辆的乘坐舒适性和稳定性。
此外，六杆机构还可以用于变速器和转向系统等关键部件，提高汽车的驾驶性能和操控性能。
3. 农业机械：在农业机械中，六杆机构可以用于植物播种机的传动和控制系统。
通过合理的设计和布置，它可以实现种子的精确定位和投放，提高播种效果和作物产量。
4. 医疗设备：六杆机构在医疗设备中也有广泛的应用。
例如，它可以组成手术机器人的关键部件，实现精确的手术操作和器官移植。
此外，六杆机构还可以用于康复机器人和辅助设备，帮助患者进行康复训练和活动辅助。
插床六杆机构的运动学和动力学分析
插床六杆机构的运动学和动力学分析叶素娣1，2，徐敬华1【摘要】摘要：建立插床六杆机构的矢量模型，采用matlab／simulink微分模块建立仿真框图，设置合理的初始条件，将运动结果可视化，获得插刀的位移、速度、加速度曲线.调整构件的相对长度，得到不同的运动曲线，从而实现机构设计的快速性.在计及摩擦力时，通过作摩擦圆和判断相对角速度的方法分析机构的受力情况.根据摩擦总反力始终与摩擦圆相切，并对铰链中心所形成的力矩方向与相对角速度相反的原理，确定各个构件所受的摩擦总反力，最终将惯性力作用在相应的构件上.应用达朗贝尔原理进行动态静力分析，得出主动件上平衡力矩随时间变化的规律.【期刊名称】安徽工程大学学报【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5【关键词】关键词：插床六杆机构；运动学；微分模块法；动力学普通插床是利用插刀的往复运动插削键槽和型孔的机床，特别适用于加工不通孔或有障碍台肩的内孔键槽.插床工作时，滑枕带着刀架作上下往复的主运动，装有工件的圆工作台利用上、下滑座作纵向、横向和回转进给运动.插床六杆机构即为作主运动的机构，是以双曲柄机构为基础扩展而成的，由若干构件和低副组成，可以实现预期的运动规律及位置、轨迹等要求，与插刀相连，实现切削主运动.机构运动分析是在已知各构件尺度的前提下，分析某一构件随原动件的运动规律，也可通过调整构件的相对尺度达到改变运动规律的目的.机构运动分析常将实际问题提炼出数学模型，依据数学中的函数逼近、复数、矩阵等理论，利用计算机技术解决复杂的工程计算.文献[1]～[7]介绍了用PRO ／E、MATLAB SIMULINK构建曲柄导杆机构、曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构等平面机构的仿真模型，进行运动学或动力学分析.文献[8]运用MATLAB／SIMULINK软件对颚式破碎机进行动态静力学分析，并用plot绘图命令绘制各个构件在x、y方向上所受的约束反力以及平衡力矩M随时间变化的仿真曲线.文献[9]运用MATLAB／SIMULINK软件对插床导杆机构进行运动学分析和动力学分析，并将分析结果可视化.文献[10]运用MATLAB／SIMULINK软件对牛头刨床导杆机构进行了运动学和动力学分析，并通过仿真直观地揭示了机构的运动规律和各构件受力情况.上述文献均未考虑各构件之间，在运动副上所受的摩擦力对机构静力分析的影响，而静力分析对计算机构各零件的强度、确定机械效率以及机械正常工作时所需的驱动力矩等具有非常重要的作用.本文首先抽象出插床六杆机构的矢量模型，并建立数学模型.使用matlab／Simulink中的微分模块对插床的插刀进行运动仿真，描绘插刀的位移、速度、加速度曲线，结合可视化手段，直观地表达插刀的运动规律；提出计及摩擦时的机构动态静力分析，借助摩擦圆和相对角速度的转向，获得各构件的受力方向，根据各构件静力平衡的特点，联立方程，在已知工作阻力的前提下确定主动件上所能克服的等效阻力矩.1 建立插床六杆机构的矢量模型插床六杆机构如图1所示.ABCD为双曲柄机构，主动件AB和从动件CD作整周运动，BC为连杆；DST为曲柄滑块机构，滑块T即为插刀，ADT为机架.建立图1所示的直角坐标系，机构中各构件都用一个位移矢量表示，位移矢量的大小即构件的长度，矢量与x轴正向间的夹角即构件的夹角（逆时针为正）.根据复数矢量法，将双曲柄机构ABCD、曲柄滑块机构DST看成封闭矢量多边形，得到：式（1）、式（2）中各矢量分别向X，Y轴投影，得到投影方程为：2 用微分模块法建立插床六杆机构仿真模型在式（3）中，令，求解式（3）可得到：对式（3）求导，得到各构件的速度公式：对式（5）求导，得到各构件的加速度公式：编写matlab程序myfun＿weifen，该函数的输入参量是θ1，输出参量是组成的向量.利用simulink中的demux模块对位移求一阶导数得到速度，对速度求一阶导数得到加速度α2、，实现这个过程需要8个微分模块，如图2所示.设六杆机构中l 1＝90 mm，l 2＝120 mm，l 3＝140 mm，l 4＝200 mm，l 0＝60 mm，主动曲柄的角速度设为ω1＝1 rad／s，仿真的初始条件如表1所示.为了观察插刀的运动规律，在图2模型的相应位置分别安装示波器，从而实现计算结果的可视化.插刀的位移、速度与加速度曲线分别如图3、图4和图5所示.由图3可知，插刀的行程约230 mm，工作行程用时约4.1 s，而返回行程仅用约2.1 s，说明插刀的运动具有急回现象.由图4和图5可知，插刀的工作行程中速度平稳上升，基本采用等加速度运动规律，而在返回行程的初始阶段采用匀加速运动，随后又急剧减小，导致加速度有较大的峰值，说明此时构件受到较大的惯性力的冲击，这为今后类似机构的优化设计提供改进方向.3 计及摩擦力时的机构动态静力分析机构各构件间通过运动副进行力的传递，且机构中的摩擦存在于各运动副之中，在计及摩擦的机构静力分析时，首要研究并确定各运动副中摩擦总反力的大小和正确的方向.考虑摩擦时机构的受力分析如图6所示.由图6可知，刀架5上作用有工作阻力F，假设F max＝1 000 N，构件5和6之间形成移动副，设摩擦系数f＝0.1，则摩擦角φ＝atctan f，其他各构件间形成转动副且为大小相同的销钉，设销钉半径r＝10 mm，当量摩擦系数为f v，则摩擦圆半径ρ＝f vr.F ij表示第j个构件受到第i个构件的摩擦总反力，方向与摩擦圆相切，指向与相对角速度的转向相反.设m i为第i个构件的质量，F i为作用在第i个构件上的惯性力，M i为第i个构件上的惯性力矩，J i为第i个构件绕其质心Si的转动惯量，则有下式成立：作平面运动的构件2、3、4的绝对速度为构件上某点的速度与质心对该点的相对速度之和，求导得到构件2、3、4的质心加速度方程：在列各构件的平衡方程时，将摩擦总反力作如下处理：根据力的平移定理，将其移至铰链中心并添加一对力偶，力偶的大小为原力与摩擦圆半径乘积.对构件1，根据图6a，列出动态静力平衡方程：对构件2，根据图6b，列出动态静力平衡方程：对构件3，根据图6c，列出动态静力平衡方程：对构件4，根据图6d，列出动态静力平衡方程：对构件5，根据图6e，列出动态静力平衡方程：将式（9）～式（13）共14个方程整理成以运动副反力和平衡力矩M q为未知量的线性方程组，并写成矩阵形式AF R＝B.其中，A为未知力系数矩阵，F R为未知力矩阵，B为已知力矩阵.编写matlab程序myfun＿mq，将myfun＿mq嵌入到仿真模型中（见图2仿真模型的右边）.通过plot将M q的变化规律可视化，如图7所示.由图7可知，M q以6.28 s为周期变化，由于返回行程时工作阻力F＝0 N，故在相应时间间隔中M q仅用于克服摩擦力矩，取值较小；M q的最大值约为110 Nm，出现在工作行程中间.4 结论用matlab／simulink中微分模块对插床六杆机构中刀架的位移、速度、加速度进行仿真分析，将刀架的运动规律可视化.提出在计及摩擦时的机构动态静力分析方法，借助摩擦圆和相对角速度的转向得到各构件上摩擦总反力的大致方向.将惯性力施加其上，通过力和力矩平衡方程的矩阵形式，编写matlab程序并嵌入至仿真模型图中.运行后得到计及摩擦时主动件上的平衡力矩随时间变化的规律.该模型还可用于计算各构件运动副中的摩擦总反力的大小.参考文献：[1]王增胜，朱煜钰，孔令云.曲柄摇杆机构的运动与仿真[J].机械工程与自动化，2014，182（1）：74-76.[2]王勇，宋德朝.基于Matlab／Simulink的四杆机构连杆点轨迹仿真[J].机械研究与应用，2007，20（3）：98-100.[3]杨自栋.基于MATLAB／Simulink的单缸发动机动态仿真[J].农业装备与车辆工程，2006，174（1）：21-24.[4]林水雄，余伟铬，刘峰.基于MATLAB及Pro／E对曲柄导杆滑块组合机构的仿真[J].机械设计与制造，2009（3）：86-88.[5]崔利杰，龚小平.基于MATLAB运动仿真的平面多连杆机构优化设计[J].机械设计与制造，2007（2）：40-42.[6]方坤礼，宋晓华.基于MATLAB／SIMULINK的机构运动仿真分析[J].现代机械，2009（3）：54-56.[7]董玉红，张立勋.基于MATLAB／Smi u link的机床进给传动系统建模仿真[J].机床与液压，2005（3）：74-76.[8]魏艳，容幸福，郝兴明，等.基于MATLAB／Simulink的颚式破碎机动力学分析[J].煤矿机械，2013，34（4）：117-118.[9]杨启佳，徐承妍，李滨城.基于MATLAB／SIMULINK的插床导杆机构运动学和动力学分析[J].煤矿机械，2011，32（2）：98-100.[10]钱文婷，徐承妍，李滨城.基于MATLAB／SIMULINK的牛头刨床导杆机构运动学及动力学分析[J].制造业自动化，2011，33（2）：104-107.基金项目：国家自然科学基金青年-面上连续基金资助项目（51005204；51375012），浙江省自然科学基金资助项目（Y13E050014）book=166,ebook=166。