[发明专利]一种可实现等速运动规律机构及反求设计方法

说明书

本发明公开了一种可实现等速运动规律机构及反求方法。所述的可实现等速运动规律机构，包括非圆齿轮机构与正弦机构串联而成的组合机构，所述非圆齿轮机构包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮配合连接，所述连杆机构包括曲柄、滑块、从动件和机架，所述曲柄与从动齿轮同轴，且曲柄端部与所述滑块转动连接，所述滑块与从动件滑动连接，所述从动件与机架滑动连接。采用非圆齿轮机构与正弦机构串联组合，可严格实现从动件等速往复运动规律；所提出的机构可以作为机器的主传动系统传递较大动力；提出了该组合机构实现从动件等速运动规律反求运动学设计方法；进一步拓展应用，该组合机构可以实现从动件任意速度变化规律。

技术领域

本发明涉及一种往复等速运动规律的机构，具体为一种可实现等速运动规律机构及反求设计方法。

背景技术

在机械工程中，某些机器的主传动系统，其执行构件必须能够较严格或者近似实现匀速往复运动规律，如在机械工程及建筑工程中广泛使用的耗能减震器试验机、拉压材料疲劳试验机，其工作要求就是其主传动系统能够比较严格地实现等速往复运动规律，这样试验的结果才能可信。目前，能够实现严格等速规律的传动系统主要是液压传动系统，而机械传动系统却很少见。因而，现有的耗能减震器试验机、拉压材料疲劳试验机的主传动系统都采用液压传动。但是液压传动系统价格昂贵，且存在换油或者漏油，使用寿命短等不足。其主传动系统采用能够实现等速运动规律的机构实现，可克服其不足。

发明内容

本发明目的在于提供一种可实现等速运动规律机构及反求设计方法，将匀速转动转变为等速往复运动，可采用非圆齿轮机构与连杆机构中的正弦机构串联组合实现，因为连杆机构是作为机器主传动系统的首选机构，但单纯的连杆机构不能实现等速往复运动规律。凸轮机构虽然能够严格实现任意运动规律，但由于凸轮机构属高副机构，承载能力低，一般而言不能作为主传动系统使用。非圆齿轮传动承载能力大，且可以将匀速转动转变成变速转动，故采用非圆齿轮机构与正弦机构串联组合实现将匀速转动转变为等速往复运动。

一种可实现等速运动规律机构，包括非圆齿轮机构与正弦机构串联而成的组合机构，所述非圆齿轮机构包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合连接，所述正弦机构包括曲柄、滑块、从动件和机架，所述曲柄与从动齿轮同轴，且曲柄端部与所述滑块转动连接，所述滑块与从动件滑动连接，所述从动件与机架滑动连接。

进一步的，设主动齿轮转动中心为O，从动齿轮转动中心为A，主动齿轮和从动齿轮的啮合节点为P，主动齿轮和从动齿轮的中心距为a(mm)，曲柄长度为l(mm)，主动齿轮转角为瞬时角速度为ω₁,啮合节圆半径为r₁，从动齿轮转角为瞬时角速度为ω₁，啮合节圆半径为r₂，主动齿轮和从动齿轮的瞬时传动比为i₁₂，从动件的位移为x₄，速度为v₄，可得出：

主动齿轮的节点曲线半径计算公式为：

从动齿轮的节点曲线半径计算公式为：

正弦机构中：

曲柄的转角与从动件位移x₄之间的关系：

从动件往复运动速度：

一种可实现等速运动规律机构的反求方法，设从动件的运动速度为v₀，时间为t，令v₄＝v₀可得出

进一步的，包括如下步骤：