齒輪五桿機構(gòu)實現(xiàn)預定軌跡設計方法的研究分析論文

　　在各領域中，大家都嘗試過寫論文吧，通過論文寫作可以培養(yǎng)我們獨立思考和創(chuàng)新的能力。相信很多朋友都對寫論文感到非常苦惱吧，下面是小編為大家整理的齒輪五桿機構(gòu)實現(xiàn)預定軌跡設計方法的研究分析論文，歡迎大家借鑒與參考，希望對大家有所幫助。

　　齒輪連桿機構(gòu)由定傳動比的齒輪機構(gòu)與變傳動比的連桿機構(gòu)組合而成，其可根據(jù)工藝過程的不同需要復演各種特殊形狀的軌跡。齒輪連桿機構(gòu)因其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，且組成這種機構(gòu)的齒輪和連桿易于加工，精度易于保證，運動較可靠等特點，在工程實踐中得到了廣泛應用。其中齒輪五桿機構(gòu)是最常用的一種齒輪連桿機構(gòu)，它可以實現(xiàn)多種復雜的運動軌跡，具有很高的工程實用價值[1-2]。該文以軋輥機為例，研究了齒輪五桿機構(gòu)實現(xiàn)預定軌跡的方法。

　　1 齒輪五桿機構(gòu)

　　五桿機構(gòu)是自由度為2的機構(gòu)，在其上必須裝載一對齒輪才能使齒輪—五桿機構(gòu)成為自由度為1的機構(gòu)[3]。齒輪五桿機構(gòu)簡圖如圖1所示。

　　2 齒輪五桿機構(gòu)實現(xiàn)預定軌跡設計方法

　　該文以軋輥機為例，在齒輪五桿機構(gòu)實現(xiàn)軋制的過程中，運用解析法和圖解法設計其機構(gòu)。軋輥機工作原理如圖2所示。在軋制過程中，軋件要受到向后的推力，為使推力盡量小些，以減輕送料輥的載荷，故要求軋輥與軋件開始接觸時的嚙入角γ盡量小些。γ約取25 °左右，坯料的單邊最大壓下量約50 mm，從咬入到平整段結(jié)束的長度約270 mm[4](見圖3)。

　　2.1 按工藝要求確定理想的軌跡

　　通常可先按軋制最常用規(guī)格的鋼材來確定該軌跡，以此進行機構(gòu)綜合，然后調(diào)節(jié)AB、DE間的相對位置，再畫出點M的軌跡，以檢驗是否能滿足不同軋制工藝的要求(如軌跡、咬入角γ、平整段長度L等)。

　　由于該機構(gòu)只能近似實現(xiàn)給定的軌跡，或只能精確實現(xiàn)軌跡上若干點，所以根據(jù)工藝要求重點，考慮水平平整段和咬入角后，在軌跡上取五個點，其坐標如圖2(單位為m)：

　　M1：(-0.15306，0.60113)、M2：(-0.04l40，0.63996)、M3：(0.06187，0.65492)、M4：(0.10243，0.65575)、M5：(0.1229l，0.65497)

　　2.2 圖解法和解析法確定齒輪五桿機構(gòu)尺寸參數(shù)

　　用圖解法按給定軌跡大致選擇AB和BM的長度。要使M能達到軌跡上的任何一點，AB能作整周轉(zhuǎn)動，則A點到軌跡的最大距離應為，最小距離。再根據(jù)選定的AB、BM長度算出點M在M1～M5時對應的連架桿AB的轉(zhuǎn)角;或直接選定與該五點所對應的連架桿AB的轉(zhuǎn)角。

　　3 仿真分析

　　該文利用 Modle仿真軟件，對連桿上一點可實現(xiàn)圓弧運動軌跡的齒輪五桿機構(gòu)進行仿真。仿真時按上述計算結(jié)果進行參數(shù)選取，建立連桿上一點軌跡近似圓弧的齒輪五桿機構(gòu)的模型。

　　首先建立直徑為112 mm的三個圓，圓心坐標分別為(0，0)、(-112，0)、(112，0)，在它們之間建立齒輪副。然后按照尺寸建立曲柄、連桿、機架。最后，建立轉(zhuǎn)動副并在其中的一個曲柄中安置電機，最終完成模型。仿真模型如圖4所示。

　　選中兩連桿的連接點(轉(zhuǎn)動副)，點擊上方的【】選項，出現(xiàn)其下拉菜單，點擊【Appearance】之后，出現(xiàn)如圖6的對話框，選中【track】選項，并單擊【run】，便可以在動畫的過程中顯示出該點的運動軌跡，如圖5所示。通過觀察之后，確定此軌跡近似圓弧說明以上設計基本無誤。

　　4 實驗驗證

　　該文利用齒輪五桿機構(gòu)實驗臺進行實驗驗證，該實驗臺由三個齒輪，兩個曲柄，兩個連桿組成，實驗臺組裝結(jié)構(gòu)如圖7所示。

　　利用實驗臺畫出的近似圓弧運動軌跡如圖8所示，與圖6中軟件仿真生成的近似圓弧的運動軌跡進行對比發(fā)現(xiàn)，實驗臺畫出的曲線與軟件生成的曲線基本一致，但也略有不同。其原因可能是：(1)在裝配的過程中，安裝精度不夠;(2)在加工零件過程中，加工精度無法達到軟件中理想化的要求;(3)畫板的平面度不夠，導致畫出的運動軌跡略有偏差。(4)在齒輪傳動的過程中產(chǎn)生了波動，使運動軌跡發(fā)生了略微的偏差。

　　5 結(jié)論

　　該文以軋輥機為例，研究了齒輪五桿機構(gòu)實現(xiàn)預定軌跡的方法，經(jīng)過仿真和實驗仿真驗證，證明了圖解法與解析法(導向兩桿組綜合設計方法)相結(jié)合是確定齒輪五桿機構(gòu)的有效方法，齒輪五桿機構(gòu)可以實現(xiàn)預定軌跡。

　　參考文獻

　　[1] 徐梓斌，閔劍青.齒輪連桿機構(gòu)動力學分析與仿真[J].機械設計與研究，20xx(1)：22-24.

　　[2] 李明磊，賈育秦.基于Matlab/simulink的齒輪五桿機構(gòu)運動仿真研究[J].太原科技大學學報，20xx(1)：59-62.

　　[3] 王生濤，陳再良，吳電禮.基于Pro/E的齒輪五桿機構(gòu)運動仿真[J].蘇州大學學報(工科版)，20xx(3)：53-55.

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