[发明专利]滚动节点连接平面四杆机构输出角的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种连杆机构运动过程滚动节点连接平面四杆机构输出角的确定方法，属可动体系和连杆机构设计和分析领域。

背景技术

平面四杆机构是由四个刚性构件用低副链接组成的，各个运动构件均在相互平行的平面内运动的机构。由于平面四杆机构具有结构简单、工作空间大运动学计算简单、控制容易等优点，在宇航、医疗、电子、机械等领域得到广泛的应用。平面四杆机构常用的销接节点如图1所示。该节点拥有一个旋转自由度，其两端连接两根杆件。但其缺点是由于节点的尺寸问题，两个构件在折叠时，会产生碰撞，从而限制其运动，机构学中称之为“拓扑干涉”。图2和图3为常用的考虑拓扑干涉的平面四杆机构设计示意图，从图中可以看出，其主要思路是将两根杆件放置在不同平面，从而避免相邻杆件间的碰撞。

现申请人提出了一种避免拓扑干涉的滚动节点连接平面四杆连杆机构形式，其原理图及结构图如图4、图5和图6所示，但其运动过程则与普通平面四连杆不同，其四连杆输入角度和输出角度并不一致，在输入角度确定时，因为输入杆和输出杆分别存在一个滚动节点，处在不同滚动点则其输出角度不同，所以还无法准确地确定其输出角的大小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种滚动节点连接平面四杆机构输出角的确定方法。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种滚动节点连接平面四杆机构输出角的确定方法，其特征在于：方法如下：

第一步、建立平面八杆机构：将滚动节点连接平面四杆机构的四个连杆作为八杆机构的四个杆，将滚动节点连接平面四杆机构的四个滚动节点替换为中间杆作为另四个杆；

第二步、对所述的平面八杆机构进行约束：设定每个中间杆与相邻两个连杆之间的夹角相等；

第三步、计算平面八杆机构中四个连杆与x轴之间的关系并作为滚动节点连接平面四杆机构中四个连杆与x轴之间的夹角关系。

四个连杆与x轴之间夹角的关系为：

-rsinθ1+θ22+r1cosθ1+rcosθ1+θ42+r4cosθ4=r2cosθ2+rcosθ2+θ32+r3cosθ3-rsinθ3+θ42rcosθ1+θ22+r1sinθ1+rsinθ1+θ42+r4sinθ4=r2sinθ2+rsinθ2+θ32+r3sinθ3+rcosθ3+θ42]]>