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变参数搭钮四杆机构的研讨-永利国际娱乐场开户-www.7276.com

搭钮 公布工夫:2017-11-22

【择要】对平面的搭钮四杆机构停止改进设想,连杆长度正在事情历程中发作转变,变参后的搭钮四杆机构具有两个自由度。那一革新使得本来四杆机构连杆上定点定曲线酿成定点多曲线。接纳插补体式格局掌握曲柄迁移转变和连杆长度转变,使连杆上的一个定点实现多轨迹活动。

1 简朴四杆机构引见

搭钮四杆机构由四个杆件和四个迁移转变副构成[1],是对照简朴的平面连杆机构,但正在机械行业中的运用非常普遍[2]。凭据杆件的是非挑选连架杆,能够分红曲柄摇杆机构、单曲柄机构、单摇杆机构[3]。四杆机构活动时,连杆做庞大的平面活动[4],连杆上点的活动轨迹称作连杆曲线。四杆机构的杆少和连架杆肯定以后,其连杆曲线也独一肯定了[5]。以曲柄摇杆机构作为研讨工具,对变参后连杆上点的轨迹掌握停止研讨。

2 机构事情道理

如图1所示,正在曲柄摇杆机构的基础上,运用一个步进机电掌握连杆BC,实现连杆长度的转变。另一个步进机电掌握曲柄迁移转变。正在机构活动历程中,经由过程掌握曲柄的迁移转变和连杆长度转变,分解实行点E的活动,使连杆上点E走出差别的轨迹。

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图1 变参曲柄摇杆机构

3 数学模型

机构的活动历程重要由两局部构成,即滑块的挪动和曲柄的迁移转变。设曲柄摇杆的四个杆少顺次为a,b,c,d,BE少为e。以A为坐标原点,AD为x轴竖立直角坐标系。如图2示,点E坐标(x,y)取各杆长知足以下多少干系:

由公式(1)推导出b关于x,y,φ的函数干系b=f(x,y,φ)以下:

4 掌握计划

用一个步进机电间接掌握曲柄迁移转变,另一个步进机电衔接丝杠,掌握丝杠螺母副的挪动改动连杆长度。经由过程两个步进机电掌握曲柄和连杆的活动,分解实行点的活动轨迹。起首对预定轨迹停止离散化处置惩罚,用数字积分插补法掌握曲柄迁移转变和连杆长度转变。

4.1 数字积分插补基本原理

数字积分插补法又称数学微分剖析法,简称DDA(DigitalDifferentialAnalyzer)法[6]。它应用数字供积的观点,设想出数字积分插补器。这种方法能够实现直线、圆弧和下次曲线的插补运算,其正在轨迹拟合中运用异常普遍。

如图3所示[7,8],一个直线插补器由两个数字积分器构成,每一个积分器又包孕一个被积函数寄存器和一个累加器。起点的坐标值寄存正在被积函数寄存器里,每给出一个插补脉冲各自的累加器便累加一次,当累加的值大于累加器的容量则溢出,同时控制器收回掌握指令驱动响应的轴挪动一个脉冲当量[9]。

4.2 轨迹离散

对实行点E的预定轨迹用matlab停止离散[10]。离散后每个点的x,y坐标值对应一个φ,b值,即每个相邻离散点的坐标差△x,△y对应一个Δφ,△b的值。对轨迹停止离散时,掌握Δφ小于步进机电的一个脉冲当量,经由过程盘算掌握离散点的密集度,使每个连杆转变步长△b皆小于步进机电的一个脉冲当量。从而实现xy坐标系内轨迹离散化处置惩罚。

4.3 插补掌握

两个步进机电掌握曲柄的迁移转变和连杆长度的转变。当恣意一个机电迁移转变时都邑同时改动实行点E的x,y坐标值,以是不克不及间接经由过程伺服机电实现对X,Y偏向的插补掌握,经由过程对连杆长度b和曲柄转角φ插补掌握实行点的活动。已知轨迹初始点坐标(x0,y0),曲柄初始转角φ0,连杆初始长度b0。下一个离散点的坐标(x1,y1),即晓得φ1的值。能够获得连杆的长度b1=f(x1,y1,φ1),盘算获得掌握连杆转变的机电插补步长为Δb1=f(x1,y1,φ1)-f(x0,y0,φ0)。反复上述步调,可顺次得到连杆插补步长Δb2,Δb3,Δb4,Δbi直至实行点走完最初一个离散点。

4.4 掌握流程

图4是整体的掌握计划流程。用Matlab处置惩罚预定轨迹获得离散点,获得初始值。计算出插补历程中连杆一切步长△bi,顺次插补直到起点完毕。

5 结束语

初次对搭钮四杆机构的连杆停止变参化研讨,掌握四杆机构的两个自由度转变。用数字积分插补法对曲柄迁移转变和连杆长度转变停止掌握设想,对轨迹停止公道离散,竖立准确的数学模型盘算每步插补步长,终究实现实行点的轨迹拟合。

参考文献

[1]李树军.机器道理[M].沈阳:东北大学出版社,2006.

[2]陈剑,葛文杰,王军强,等.平面四杆机构参数化设想及活动仿真研讨取实现[J].当代设想取先辈制造手艺,2010,39(9).

[3]肖大准.平面搭钮四杆机构的数学模型[J].大连工学院学报,1987,26(2):9-14.

[4]闫思江,李凡国.变杆长参数化四杆机构的运动学仿真[J].机械传动,2011,35(12):46-48.

[5]于红英,赵彦微,许栋铭.平面搭钮四杆机构的轨迹综合要领[J].哈尔滨工业大学学报,2015,47(1):40-47.

[6]范希营,郭永环,何成文,等.数控系统中数字积分插补的研讨偏向[J].机床取液压,2012,40(11):146-148.

[7]游达章.两轴联动的数字积分插补算法的实现[J].设备制造手艺,2008(1):41-43.

[8]赵立辉,崔春宝.基于FPGA的步进机电多轴联动控制系统[J].机电取运用掌握,2013,40(11):42-45.

[9]刘萍,汪木兰,赵超.数控系统数字积分法插补道理研讨取仿真[J].制造业自动化,2015,37(10):23-25.

[10]张卫忠,孟秀云,单家元.离散机器最优掌握的轨迹设想要领仿真研讨

[J].体系仿真学报,2011(1):69-71.

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