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1、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

2、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Lowen1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。Bagci2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Lowen3（ 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(

3、r)。Dipartimento迪Ingegneria Industriale e Meccanica,Universia迪卡塔尼亚、信息系统开发为研究对象。Viale 95125氮、卡塔尼亚、意大利rsinatradiim.unict.it电子邮件:）完全平衡的一种新方法给出了平面联系如Kochev4,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Thummel5。Berkof6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

4、的联系。后来,Bagci7、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Thummel9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Thummel10,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

5、数(AKP),但这只适用RTC机制。Shirinzadeh和Alici12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-freedom gravity-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

6、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

7、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 和 作为这个角度来描述输入连接1和4, 分别用和角度描述连杆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cos 和sin ，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sin = 2T/1+T 2 和cos = 1T 2/1+T 2 where T = tg(/2)

8、,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：而且,在分分析与时间,我们可得到:用同

9、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是二维矢量和零22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22正交一个旋转矩阵的典型E代表例子即:结合（22a

10、)和(22b),我们可以得到：在34 矩阵中、定义为，因此,(24)可变化的形式为在121200矩阵M的质量和1210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,23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,内部的参数,没有比这个向量的拉格朗日中值定理

11、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