平面连杆机构最佳传动角设计与机构运动仿真系统的研究

摘要

平面连杆机构是一种应用十分广泛的机构，其中尤其以曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构以及由二者组合演绎成的六杆机构最为常见。在平面连杆机构中，传动角的大小标志着机构的传动性能的好坏，传动角越大对机构的传动越有利。且在机构的运动过程中，传动角的大小是不断变化着的。 无论是平面连杆机构的传统设计还是计算机辅助设计都没有明确体现出对机构传动性能的要求，在实现相同的行程速比系数、摇杆的摆角（或冲程）时，机构的各杆长有多种组合，其中必有一种机构的最小传动角的值是最大的。本文给出一种新的设计方法，通过将连杆杆机构中的各参量，即行程速比系数、摇杆摆角（对于曲柄滑块机构是冲程）、最小传动角的最大值，以及各杆长和偏距之间进行合理组合，采用逐渐较少约束，分别取优的设计方法，最终建立完整的实现最佳传动角的设计方法。 平面连杆机构的计算机辅助设计可实现机构的结构设计、运动分析及动态模拟的集成化、参数化、可视化。本文利用Visual C++6.0开发了一个界面友好、交互功能非常强的机构分析软件。该软件可以直接、准确的实现对连杆机构的最佳传动角及相应机构的设计，并且可对新旧机构同时进行运动分析，得到直观的动画演示。 该系统的主要功能如下： 1、 利用VC++绘制成曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构的最佳传动角设计图表。按照给定的已知条件可以直接从图表中选取实现最佳传动参数的组合形式，以提高机械传动性能，节省设计时间。 2、 使用者根据工作要求，键盘输入设计参数即可完成选择机构型式、确定机构构件尺寸参数，验算机构最小传动角，绘制重要点最小传动角、位移、速度、加速度曲线及对其进行分析比较，同时进行相应的机构动态模拟，以及各参数的屏幕显示。