【摘要】：平面連桿機構(gòu)經(jīng)過了上千年的發(fā)展,各國學者對平面連桿機構(gòu)的研究從未中斷,研究的方法不斷得到補充,連桿機構(gòu)的應用范疇也在不斷拓展。由于平面單自由度的連桿機構(gòu)的軌跡曲線相對比較簡單,為了完成軌跡曲線相對復雜的運動,多自由度連桿機構(gòu)的研究成為了眾多學者研究熱點。五桿機構(gòu)作為桿件數(shù)目最少,環(huán)數(shù)最少的多自由度機構(gòu),是研究復雜多自由度連桿機構(gòu)的基礎。現(xiàn)在對球面副的加工,大多只有最后的精車,使用過程中難以形成承載油膜,以手工形式完成研磨加工,表面包絡線不均勻且耗時較長。針對此現(xiàn)象,完成雙驅(qū)動變桿長五桿機構(gòu)在研磨機的應用設計,仿真分析以及優(yōu)化分析。本文的主要研究內(nèi)容主要由下述三部分組成:(1)對滑塊五桿機構(gòu)的運動特性進行分析。包括機構(gòu)的可動性,奇異點分析,軌跡域,運動確定條件。分析機構(gòu)各項參數(shù)對機構(gòu)運動性能產(chǎn)生的影響,如驅(qū)動曲柄長度的匹配,機架的長度,輸入角速度匹配,以及初始相位角等。并將這些參數(shù)進行歸一化處理,得到五桿機構(gòu)的軌跡圖譜,用于指導研磨應用中機構(gòu)參數(shù)調(diào)整。(2)以概念設計方法為引導,將雙驅(qū)動變桿長五桿機構(gòu)應用到研磨機械中,制作樣機,并進行仿真分析。整體結(jié)構(gòu)分析,相比行星齒輪機構(gòu)的研磨機,結(jié)構(gòu)簡單,機構(gòu)參數(shù)調(diào)整的靈活性很高,經(jīng)濟性能良好;通過工裝進行更換,除可以應對平面的研磨,還可以完成對球面副內(nèi)表面的研磨;仿真結(jié)果表明,研磨軌跡曲線具有自封閉性,軌跡曲線分布均勻,研磨加工效果良好。同時仿真結(jié)果表明,機構(gòu)運動參數(shù)變化會對整體研磨加工質(zhì)量產(chǎn)生很大影響,在實際應用中需要依據(jù)工藝需求確定所需機構(gòu)參數(shù),保證整體加工質(zhì)量。(3)機構(gòu)的平衡與優(yōu)化。樣機試驗結(jié)果表明,較高速度下該機構(gòu)的動態(tài)穩(wěn)定性較差,對機構(gòu)平衡進行研究并進行優(yōu)化是完成高速研磨的必然。機構(gòu)初始位姿的設定會影響機構(gòu)各軸向的慣性力及慣性力矩。借助MATLAB優(yōu)化工具箱對滿足約束下的機構(gòu)初始位姿進行優(yōu)化,得到優(yōu)化后的機構(gòu)位姿參數(shù)�；谧儣U長五桿機構(gòu)的研磨機可實現(xiàn)平面與球面研磨加工,拓展了五桿機構(gòu)的應用,提高了球面副加工精度,具有很高實用價值。
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH112;TG580.2
【圖文】：

屬材料的加工，也適用于非金屬材料的加工，加工的表面形狀可以是平面、球面、逡逑錐面、圓柱面、齒面、螺紋面以及凹凸面等。最終加工精度可達到ＩＴ５？ＩＴ０１，逡逑表面粗糙度可達到０．６３？０．０１微米。如圖１－１所示為球面副在工業(yè)中的應用。逡逑國內(nèi)行業(yè)對球面副的應用，通常在精車之后直接使用，使用過程中難以形成逡逑承載油膜，會造成兩接觸零件的劇烈磨損。以手工研磨的形式進行加工，研磨軌逡逑跡包絡線分布不均勻，且研磨過程耗時、耗力［２］。逡逑（ａ）汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)邐00調(diào)心棍子滾子軸承逡逑圖１－１球面副應用實例逡逑滑塊五桿機構(gòu)作為五桿機構(gòu)中的一種典型機構(gòu)，機構(gòu)可動性不受桿長條件的逡逑約束。運動副之間的接觸均為低副，運動副間接觸應力小，此外五桿機構(gòu)的組成逡逑零件結(jié)構(gòu)相對簡單，可在很大程度上降低制造成本，實現(xiàn)較高的加工精度。機構(gòu)逡逑的可動性不依賴于桿長條件，桿長參數(shù)調(diào)整靈活性很高，拓展了滑塊五桿機構(gòu)的逡逑應用范圍［３］。分析五桿機構(gòu)的運動

在文獻［５］中，作者提出了一種設計和分析五桿機構(gòu)的應用程序，并借助限元工具進行分析，對分析結(jié)構(gòu)進行驗證。文獻［６］中，通過建立機構(gòu)的最小方逼近，插值逼近和最佳逼近等方法實現(xiàn)對連桿機構(gòu)軌跡的綜合。Ｔａｎｋ邋Ｅｍ，族容五桿機構(gòu)進行分析，得到五桿機構(gòu)末端橢圓形運動軌跡的曲線方程，并借專業(yè)的測試系統(tǒng)，得到關于五桿機構(gòu)執(zhí)行末端的振動曲線圖譜，從而證明了五機構(gòu)在精密加工技術(shù)中應用的可行性。方秀平［８］借助計算機技術(shù)實現(xiàn)了對平面桿機構(gòu)的輔助設計，完成了對平面四桿機構(gòu)函數(shù)的最優(yōu)綜合。逡逑

第二章五桿機構(gòu)選型參數(shù)說明及運動分析逡逑五桿機構(gòu)是桿數(shù)最少的，閉環(huán)數(shù)目最少的多自由度連桿機構(gòu)，是研宄其他多逡逑自由度機構(gòu)的基礎。逡逑２．１五桿機構(gòu)分類逡逑根據(jù)型綜合理論可得到的平面五桿機構(gòu)共十三種類型［２９］，圖２－１所示為常用逡逑五桿機構(gòu)的八種類型。五桿機構(gòu)的輸入方式靈活多變，可在與機架相連的兩連架逡逑桿添加回轉(zhuǎn)驅(qū)動，也可在滑塊上添加可隨動的直線驅(qū)動，實現(xiàn)不同的軌跡。當固逡逑定不同的構(gòu)件作為機架時，可以得到不同機構(gòu)類型。本論文基于圖中２－ｌｈ類型逡逑機構(gòu)進行研宄。逡逑

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本文編號：2774879