基于MATLAB的平面连杆机构运动分析及动画英文翻译.docx

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基于MATLAB的平面连杆机构运动分析及动画英文翻译

一种动态平衡的五杆机构与应用连接的优化第杰纳·罗萨里奥辛纳

2008年3月12日收到:

2008年10月2日/接受:

在线发表于11月19（2008年该文施普林格。

2008年商业媒体科技）

摘要在这篇报告中,我们得到的设计方程和技术的动态平衡五杆机构的联系,使用一种新方法,操作更简化。

首先,为了获得机构的动力学方程,我们已经采用了自然正交补的方法。

随后,一个优化方法的动平衡的联系方法。

这个条件下,设计生产的动平衡的表达为五杆机构的联系7个方程和4个不等式,有十二个联动的参数。

动态平衡该机制的解决办法,为优化问题建立一种平等限制。

应用该方法是通过一个数值例子来说明的。

关键词动态平衡·平面五杆连接·优化设计

1导论无数的研究人员调查的问题,设计生产的动平衡。

举例来说,Berkof和Lowen[1]引入一个通用的方法,称为线性无关的方法向量,适用于大多数平面的联系,提供最少需要平衡方程。

这些作者声明如果质心可以固定,然后晃动力就消失了。

Bagci[2]的基础上采用的方法,推导了线性无关的矢量方程一些4-6-8,平面机制。

介绍了他们闲置循环完成力的平衡。

它不同于复杂的向量法Berkof和Lowen[3]（Ilia.海军工程部门,海军学院、科技大学的Vlora,Ruga:

Vlore-Skele个、阿尔巴尼亚dianaba2001@电子邮件:

辛纳区（r）。

Dipartimento迪IngegneriaIndustrialeeMeccanica,Universia迪卡塔尼亚、信息系统开发为研究对象。

Viale95125氮、卡塔尼亚、意大利rsinatra@diim.unict.it电子邮件:

）完全平衡的一种新方法给出了平面联系如Kochev[4],它适用于普通向量代数方程和生产平衡状态。

笛卡尔，此外,dynamic-balancing软件包8,报道了Thummel[5]。

Berkof[6]显示为一个特殊的例子中,使用在线的惯性平衡力和一个物理摆链接凸轮,提供完整的力及力矩平衡。

更甚的是,这个条件下,另外一部分的分配的补充了所需要的惯性负载均衡充分的联系。

后来,Bagci[7、8]表明闲置循环可以被添加到普遍为了达到同样的效果的应用中。

然而,这种方法提高了个人的能力对其产生的联系。

Nahon机和Thummel[9]表明,本文所提出的问题是可以解决并联机构的不平衡力的控制。

以这种方式,振动这些原件的作用,而消除振动力量通过的设计,可以达到的。

另外,积极的动态平衡的联合通过原件被Thummel[10],并将其应用于一个四杆机构。

实验single-degree机制有两个电机的自由使用。

许多报纸已经出版了五杆机构的动力学平衡的联系。

Ouyng、李、张[11],提出了一种新的方法,力平衡便利化设计的控制器的实时控制（RTC的五杆机构）。

这种方法被称为调整运动学参数（AKP）,但这只适用RTC机制。

Shirinzadeh和Alici[12]给一个方法论为最优动态平衡平面并联机构代表和一个无级变速,二自由度五杆机构的联系。

对于平面及空间并联机构,许多报纸都做出来的瑟兰等。

在文献[13-15]静态平衡的平面并联机构被讨论。

在[16]集中在设计的six-degree-of-freedomgravity-compensated平行机械手的关节和背卷;5、对于并联机构静平衡条件进行了推导,在空间跳动性能（18）相似的条件讨论了空间four-degree-of-freedom并联机械手使用两种常见的方法,即,砝码和弹簧。

在（19）动平衡的multi-degreeof-自由并联机构具有多重机构。

这里,在优化动平衡问题中,一种这样循环的力驱动力矩,承重力,摇晃的幅度,与偏差从其平均值角动量最小化整个机械手范围,提供一套判断平衡条件下,某些惯性和实际受力大小条件下几何参数是否满足使用要求。

论述了动态平衡的平面五杆机构的联系,用一种简化的方法,安杰利斯和李（20、21）做有介绍。

一个动态平衡机制要求的力量和震动摇晃,这是由于瞬间移动惯性系统的框架,传播机制是零。

为了这个目的,我们首先推导了动态模型机制方法的正交自然补充,研究那晃动作用力对这个框架的影响。

所以,我们来讨论的动平衡方程,推导完整的动态平衡的关系。

动态平衡的条件的分别由五杆机构联动系统的七个方程和4个不等式约束,12个联动的参数。

这个参数将解决在相等和不等式约束条件下问题的优化设计。

图一、五杆机构的示意图

2五杆机构的运动学分析连锁机构

在本节中,如图1将说明五杆机构连杆机构的运动学。

这个机构，我们把ψ和γ作为这个角度来描述输入连接1和4,分别用ϕ和θ角度描述连杆2号和3号,这个机构、封闭方程的写法如下：

关于x和y轴上,我们可以写为：

_

如果我们整理

（2）中的cosθ和sinθ，有如下结果：

做第二次化简变化,我们所得到的结果如下：

这里A、B和C结果如下：

图二、两种可能的联系示意图

在（4）里，我们用sinϕ=2T/1+T2和cosϕ=1−T2/1+T2whereT=tg（ϕ/2）,有关于扭矩的二次方程，很容易计算，如下：

如图二，这两个符号（+）、（−）相对应的两种可能的连接结构称为共轭。

如果我们用（6）,我们获得（3b）：

现在我们试图找到速度比及其相对应的时间关系。

首先,我们获得了速度的比率,

和

定义为:

为了做到这一点,我们将采取复数代数的矢量,图1被描绘成复数:

现在我们解决

（1）为a2时,

方程（11）如下：

乘以两侧（10）和（11）：

我们所得到的表表达式如下：

在分析的两侧（13）相对于时间的关系,我们获得的：

可改写成：

从（16）,我们可以获得：

这里，

偏导数（17）:

所以，

是关于

和

的函数，一旦角速度

已知的,可以确定ϕ：

而且,在分分析

与时间,我们可得到:

用同样的方式,我们计算

及其衍生物（详见附件）。

3使用自然的3个动态建模正交补

在本节中,动态分析的方法,给出了五杆机构联动如图三基于自然正交补,首先介绍了由安杰利斯和李[13]。

图三、五杆机构的联系

在这个案例的平面机制、扭矩的环节,扳手、作业指导书对在同一链接和扩展的质量矩阵M被定义为

和

是标量角速度,扭矩与链接和惯性转矩的函数,确定其质量中心。

这个向量区间是二维矢量代表流速的质心,0和1是二维矢量和零2×2个单位矩阵。

现在的方程,链接移动时,如图3所示的,如果是大规模的铰链链接,可以写出方程,因为i=1、2、3、4。

在十字架铰链的产品已经是二维的2×2正交一个旋转矩阵的典型E代表例子即:

结合（22a）和（22b）,我们可以得到：

在3×4

矩阵中、

定义为

，

因此,（24）可变化的形式为

在12×1200矩阵M的质量和12×10矩阵,给出了下面B：

另外,12尺寸的向量外部压力,它和10尺寸的向量联合被定义为：

图四、一般的链接受力图

图四,我们可以写出运动约束方程：

另外,通过双方的（31）相对于时间的变化,可获得：

现在（32）可以被写在这样：

在上述方程组,2×3矩阵

和

，从

给出了

另一方面（33）,相当于现在的线性齐次函数

的形式在下面的机制研究如下

很明显,

这不是偶然的。

这是一个结果之间相互影响的弯曲应力，机械系统和约束力施加于铰链。

事实上,在改写（26）中,

显然,ϕ内部的参数,没有比这个向量的拉格朗日中值定理经典动力学。

现在给出方程式

现在我们定义了矢量的广义角速度一样，

这样,我们可以写出扭矩一种线性变换的式子:

在

如果我们用（35）,我们获得的

这样任意的

都满足，

这意味着你是一个正交的U，因此,对双方的乘法（37）的变调的U、矢量消除压力的约束方程,因此我们有

然后通过（40）相对于时间的关系,我们可知

把（44）代入（45）,得到了该方程的

这是控制系统的数学模型对该机械系统动力学,这样

2×矩阵的广义惯性式；

二维矢量的广义离心地转偏向力。

二维矢量的广义外力引起的冲动,重力、耗散。

4动态平衡

　本节中,动态平衡的五杆连接,其中包含使用一种新方法简化计算链接质量分布。

图4中,该中心的铰链接头和中心环节是函数,通过引入积分进行必要的计算,

。

现在我们介绍定义如下：

在区间位置向量的质心相同的链接,m是连接c的质心位置向量的c的函数。

分析（47b）和时间的函数,我们可以得到