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外文翻译连接机械装置的缺点和纠正解决方案

外文翻译-连接机械装置的缺点和纠正解决方案

河南理工大学

本科毕业设计（论文）外文资料翻译

题目:

Defectsinlinkmechanismsandsolutionrectification

连接机械装置的缺点和纠正解决方案

学院:

机械与动力工程学院

专业:

机械设计制造及其自动化

班级:

机制专升本05-1

姓名:

陈志明

学号:

0503050112

指导老师:

焦锋

连接机械装置的缺点和纠正解决方案

1、绪论

从Grashof为四杆机构的识别和分类给出规则以及Burmester提出中心点和圆点曲线开始,连杆机构的缺陷就成为一些研究的主题。

即便在1883和1960之间发表过很少一部分成果,一直到1967年Filemon提出了一个图解设计方法来除去缺陷的时候,在这方面才出现这个突破性的成就。

从那时以后每年都会有许多有关缺陷的论文发表。

六十年代约25篇,在七十年代大约41篇,在八十年代大约54篇然而在九十年代只有40篇论文。

如此40年来这个专业研究已经在全世界展开,涉及研究人员超过70个,以论文形式,M.S.和Ph.D.的论题,论文,专利,公告和其他发布形式,记录超过170项,它们以图解、数字和计算等方法研究这些问题。

这个课题的持续稳定的发展说明了它在机构综合领域的重要性。

Filemon是第一个讨论缺陷的人。

Waldron,Barker,Gupta等人是主要的贡献者。

Chase和Mirth精确的区分了回路和支路,这是有记录的缺陷研究方面的重要成果。

在使用Burmester曲线进行综合的时候,发现一些解理论上完全能满足规定的几何条件,但是不能满足真实的装配条件。

原因是这些机构虽然在规定的4个位置是可安装的,但:

1不能够在四个规定的位置之间连续地运动或

2运动是连续的,但是位置的次序是错误的或

3它们在从一个位置运动到另一个位置时需要拆开才能完成在不拆开重新装配的情况下不能完成这一运动或

4它们变换运动的方向。

出现这样一些情况的原因是机构中存在一种或较多的类型的缺陷,这些在综合时没有考虑到。

对机构中这类缺陷的研究在40多年来已经引起许多研究者的注意而且它正在继续吸引他们。

在这一篇论文中,把关于这个课题的能得到的文献进行了回顾。

它在尝试追寻该领域的历史,突出其主要发展趋势并讨论重大的贡献。

文中列出的参考文献所涉及到的大都为平面连杆机构,还一定程度涉及了的空间球面机构。

它是具有相当的代表性,能被广泛理解的,但并不完整。

2.机构中缺陷的类型

机械机构的缺陷可以被分为:

Grashof（曲柄）缺陷

顺序缺陷

回路缺陷

分支缺陷（变换点或死点位置缺陷）

差的传动角。

回路,支路,顺序,Grashof机构和非Grashof机构和传动角等知识对成功综合一个可行机构是基本的知识。

它对机构分析也是有用的。

许多动力学家对设计中传动角标准方面作了详细的工作。

在[66]这本书中对和传动角有关的工作作了一个大体回顾。

因此,这一论文只限于介绍前四类缺陷。

3.方案校正的需要

方案校正意味着（如果有的话）从方案中消除任一缺陷,以下几点要求方案校正:

?

为获得一个完全没有缺陷的机构。

多重缺陷校正的连杆机构可以通过把Burmester曲线分成多段,使每段都没有各种缺陷来获得。

?

减少机构的解空间这样可以减少得到一个可行的设计的迭代次数。

如此就减少了综合所需的时间。

?

在某一些情况下是没有满足条件的方案,所以应该放弃进一步的尝试和避免寻找解决方案的不必要的时间浪费。

?

减少功率损失和增加力与运动传输的效率。

?

将过程编入电脑程序以减少计算时间。

对一个可调四杆机构,使其一个或两个参数可自由选择能够得到比没有自由选择参数更好的结果。

这是因为连杆设计不仅要满足基本的方程,同时它还要满足如分支、顺序问题、传动角和效率等要求。

4.Grashof校正

众所周知,不可能所有的连杆机构都具有能转整周的曲柄。

人们常常渴望有这样一个曲柄因为连杆机构可以被一个连续不断的旋转电机驱动。

因此在任何综合过程中,区分开拥有整转曲柄的方案是非常重要的。

这个问题被称为Grashof问题,因为Grashof准则被用来区分机构是否具有旋转的曲柄。

4.1Grashof准则

（I）如果l是最长的连杆,s是最短的连杆,p和q是剩下的平面四杆机构的另外两杆如果l+sp+q则机构仅有一个整转的曲柄。

（II）最短的杆件必须是曲柄或机架。

如果是曲柄,则机构是一个最短连杆为整转曲柄的曲柄摇杆机构。

如果最短杆为机架,这个机构是一个输出和输入构件都转整周的双曲柄机构。

基于Groshof准则,机构称为:

Grashof机构最短杆是整转的曲柄或机架

非Grashof机构机构中没有整转构件。

4.2Grashof（曲柄）缺陷如果在机构中的没有可能转整周的构件,则机构称为具有Grashof缺陷的机构。

当最短的连杆既不是一个主动件也不是机架构件的时候,会有这种缺陷。

举例来说;所有的三摇杆机构除了机架之外全是摇杆。

4.3Grashof校正Grashof校正意味着Grashof缺陷的除去或选择只有那些满足Grashof准则的连杆机构。

除去Burmester曲线上没有Grashof机构部分和识别出曲线上的满足Grashof的不等式准则的一部分,就可以消除缺陷。

为了决定弧线段的Grashof的类型,在圆点曲线上找到连杆机构的最短杆是非常必要的。

4.4Grashof校正的文献回顾Grashof给出了一组准则来把四杆机构识别并分类为双曲柄、摇杆曲柄和双摇杆机构。

Hain,Beggs和Hartenberg没有证明地提到了这些,然而Blaschke和Muller,Harding和Midha给出了不完全的证明。

Filemon和Paul确定了区别两种双摇杆机构的方法。

也就是,区分那些有完全回转的连杆和那些摆动的连杆。

他们依下列各项重新叙述了Grashof准则:

1有两种不同类型的双摇杆机构,因此连杆机构共有四种基本类型。

。

2Grashof's的不等式的满足对至今存在一个回转的曲柄是一个充分必要条件。

3Grshof判据的等式形式是机构存在变换点的一个必要充分条件。

Gupta藉由检测传动角的极值直接发现了相同的等式条件。

Kohli和Khonji由分析得到了球面五杆机构组的可转性判据。

他们对一个球面的五杆机构推导出了个别输入可转性条件及全部可转性条件。

Ting和Tsai为五杆杆组提供了一个有效简单的Grashof型可动性判据而且把他们分类为（i）双曲柄机构和ii非双曲柄机构。

对这二种类型的工作区域也进行了研究。

Ting提出了五杆机构的Grashof准则并证明了与四杆机构Grashof准则是相同的。

他也把它们分类为:

i、一级五杆机构:

a双曲柄或三曲柄,b一个有条件的双曲柄或单曲柄机构组,c零曲柄机构和ii二级五杆机构-非双或非三曲柄机构,a有条件的双曲柄机构;b单曲柄机构;c与输入和固定构件条件有关的零曲柄机构。

Tting提出了N杆N连杆数活动性准则,用来控制装配性和旋转性i以决定任何的单一闭环N杆运动链的整转性,ii预知在任何二个毗连的构件间的可转性,iii说明而且识别特殊位形的存在,iv分类连杆机构v说明在不同的等级连杆机构之间的特殊位形的差别或识别他们的之间不能旋转角的差别。

Barker给平面四杆机构一个完全和系统的分类由Grashof,非Grashof和变换点类型所组成。

其重要的特性作为解空间的特征表面给出。

这些可能被用来创建设计线图,这些线图可用来选择具有期望特性的机构。

Barker和Shu提出了一个方法,那个方法中三个设计位置方程序与无量纲构件长度的相等偏差状条件相结合,得到一个三次多项式。

这个多项式的根产生可能的解决方案,它们必须进行评估。

在缺陷被消除后,剩余的方案产生无缺陷的Grashof-曲柄-摇杆-摇杆和Grashof-曲柄-曲柄-曲柄机构,这些机构在传动角上相等偏差。

Zhao等人用数值的方式对平面机构的可动性区域进行了研究。

Williams和Reinholtz给予了Grashof准则的证明;使用多项式的s定律区别。

Angeles和Callejas提出了Grashof可动性准则的一个代数公式;并采用梯度法对平面连杆机构进行优化。

Norton等人给出了三角形不等式概念用来证明如果可动性角给定,则存在机架的铰链点位置解空间的两个不同区域,即Grashofian和非Grashofian区域。

Kimbrell和Hunt讨论Grashof和Non-Grashof四杆结构的渐近位形。

Rastegar对空间机构的可动条件引出提出了一个一般的方法,包括传动角限制。

没有这些限制,这些条件必须对机构的每一对相似的位形分别导出。

Rastegar提出几何学的近似值技术过去在缺少传动角限制一直为获得空间RSSR机构的闭环Grashof-型可动性条件。

Sen和Mruthyunjaya以为机构应该最好有限制的可转性。

整转性不但减少奇异而且给工作空间较好的运转精度。

如果机构不能整转,首先,他们建议丢弃在模拟试验期间产生没有完整的旋转的所有机构。

如果机构部份地是旋转的,全部接受部分旋转机构直到获得一个整转机构。

Gupta等人进行了平面和空间机构的可动性分析,通过机械手手腕设计应用对球面的四杆机构可转性准则进行了灵活性分析。

Angeles和Bernier对平面四杆机构也做了一样的工作。

Waldron确定出具有整转曲柄的Burmester综合方案而且讨论了消除掉不需要的Grashof位形。

Davitasvili设计了五杆铰链机构。

Ting用证据证明N-杆可动性定律。

Fox和Willmert通过不等式考虑了角驱动结束优化了曲线生成机构的设计。

Alizade和Sandor确定了空间四杆机构的完全转动曲柄的存在条件。

Nolle研究了RSSR机构运动的范围传递转移。

Skreiner识别了空间四杆机构的可动性区域。

Pamidi和Freudenstein讨论了五杆RCRCR空间机构的运动。

Freudenstein和Primirose对变形四杆机构提出了曲柄的标准。

Harrisberger作了空间四杆机构的活动型分析,Sticher用椭圆线图法对RSSR机构作了同样的结构分析。

Savage和Soni对所有的球面四杆机构作了独特的描述。

Paul给出了约束度的统一标准。

Duffy和Gilmartin给出了具有不同运动列的空间四杆机构的位置限制。

他们也继续对球面四杆机构的可动性作了分析。

Jenkin等人研究了空间机构的总体运动。

Khonji讨论了球面的五杆机构的可转性准则。

4.5Grashof类型和回路的关系

Svoboda做了Grashof类型校正同时包括回路校正,Filemon,Waldron,Barker,Jeng,Chase和Mirth讨论了同样的问题。

Grashof型四杆机构非变换点机构,有二个回路。

非Grashof四杆只有一个回路。

因此任何的非Grashof解方案保证无回路缺陷。

当且仅当测试角φ改变在精确位置之间时,Grashof四杆机构变更回路。

测试角是两个内角之一,在连杆机构最短边的对面,在每一个精确位置都要测试。

它是从最短边的对边到最短边的相邻边逆时针测量,在范围内。

Defectsinlinkmechanismsandsolutionrectification

1.IntroductionSincefromGrashofsettherulesforindentifyingandclassifyingthefour-barmechanismsandBurmesepresentedthecenterpointandcirclepointcurves,thedefectsinthemechanismshavebeenthesubjectofseveralstudies.Eventhoughaveryfewworksarepublishedbetween1883and1960,thebreakthroughtookplacewhenFilemonproposedagraphicalconstructiontoeliminatethedefectsin1967Sincethennoyearwentwithoutthepublicationofapaperondefects.Insixtiesabout25,inseventiesabout41,ineightiesabout54whereasinninetiesasgoodas40workswerereported.Thusthemajorstudyhasbeenstretchedover40yearsbymorethan70researchersallovertheworldandrecordedintheformofpapers,M.S.andPh.D.theses,reports,patents,bulletinsandotherpublicationsnumberingmorethan170inallgraphical,numericalandcomputationalmethods.Theconstantgrowthofthesubjectshowsitsimportanceinthefieldofsyntheses.Filemonappearstobethefirstpersontoaddressmanyofthedefects.Waldronetal.,Barkeretal.,andGuptaetal.arethemajorcontributors.ChaseandMirthdistinguishedcircuitpreciselyfrombranchplacingthecriticalstudyofthedefectsonrecordsWhenusingtheBurmestercurvesforsynthesis,itisdiscoveredthatsomeofthesolutionsfulfilltheprescribedgeometricalconditionstheoreticallybuttheconstructionalrealityisnotmetwiththecauseforthisisthatthesemechanisms-altoughmountableinthefourprescribedpositions:

1Arenotabletomovecontinuouslybetweenthefourprescribedpositionsor

2Themovementiscontinuousbuttheorderofpositionsiswrongor

3Theyneedtobedisconnectedwhilemovingfromonepositiontotheothercannotmovewithoutdisconnectingandreassemblingor

4ChangethedirectionofmotionThereasonsforsuchsituationsarethepresenceofoneormoretypesofthedefectsinthemechanismsthatarenottakencareofwhilesynthesizingthemechanisms.StudyofsuchdefectsinthemechanismshasdrawntheattentionofmanyresearchersforoverfourdecadesandstillitiscontinuingtoattractthemInthispaper,areviewoftheliteratureavailableonthesubjectismade.Anattemptismadetotraceoutthehistoryhighlightingmajortrendsanddiscussingsignificantcontributions.Thereferenceslistedconcernedlargelytoplanarlinkmechanismsandtosomeextentspatialsphericalmechanismsalso.Itisfairlyrepresentativeandcomprehensiveratherthanbeingcomplete.

2.TypesofdefectsinthemechanismThedefectsinthemechanismsmaybeidentifiedas:

Grashof’scrankdefect,orderdefect,circuitdefect,branchdefectchangepointordeadcenterpositiondefect,poortransmissionangleTheknowledgeofcircuit,branch,order,Grashofandnon-Grashoflinkagesandtransmissionangleisessentialforsuccessfulsynthesisofafeasiblemechanism.Itisalsousefulforanalyzingthemechanism.Manykinematiciansindetailhavedealtwiththeworkonthetransmissionanglecriteriaofdesign.Abroadreviewofworkspertainingtothetransmissionangleisfoundin.Hence,thispaperconstrainstothefirstfourtypesofdefectsonly.

3.NeedforthesolutionrectificationSolutionrectificationmeanstheeliminationofdefectsifanyfromthesolutionTheneedforthesolutionrectificationarisesalsofromthefollowingrequirements:

Togetamechanismcompletelyfreefromdefects.LinkagesrectifiedformultipledefectsareobtainablebyintersectingtheBurmestercurvesegmentsfreeofeachdefectindividuallyToreducesolutionspaceofmechanismthattendstoreducetheiterationstoarriveatafeasibledesign.ThustoreducethetimerequiredforthesynthesisToshowthatinsomecasestherearenosolutions,whichfulfilltheconditionssoastogiveupfurthertrialandtoavoidtheunnecessarywasteoftimeinthecourseoffindingthesolutionToreducepowerlossesandincreasetheefficiencyofforce/motiontransmissionTomaketheprocedurecodableintoacomputerprogramandtoreducethecomputingtimeUsuallyonegetsbetterresultsbyhavingoneortwofreechoicesofparametersforanadjustablefour-barlinkage,thansolutionwithoutanyfreechoiceofparameter.Thisisbecausethedesignoflinkagehastosatisfynotonlythebasicequationsbutalsotheconditionslikebranchandorderproblem.Transmissionangleandefficiency.

4.GrashofrectificationItisaknownfactthatallthelinkagesmaynotpossesfullyrotatablecrank.ItisusuallydesirabletohavesuchacranksothatthelinkagecanbedrivenbyacontinuouslyrotatingmotorThereforeinanysynthesisprocedureitisimportanttobeabletoseparatesolutions,whichdopossessfullyrotatingcranks.Thisproblemhasbeenreferredasthe“Grashofproblem”becauseGrashof’srulesareeusedtodistinguishlinkageswithfullyrotatingcranks.

4.1.TheGrashof’srule

?

If‘l’isthelengthofthelongestlink,‘s’isthelengthoftheshortestlinkand‘p’and