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1、毕业设计（毕业论文）开题报告学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级学号学生指导教师题目平行运动机构的机构分析与构型设计任务实际进行日期自 年月 日起，至年 月 日止1课题背景及意义齿轮一连杆机构因具有多种优良输出特性，故被广泛应用于工业生产中。 其中，有一种传递等速运动的特殊机构，即齿轮一平行四边形机构（以 下简称GPM）,目前也越来越受到青睐，三环减速器就是一例。对一类形 式的GPM,即平动齿轮机构的传动性能进行了研究，但对外啮合式GPM研 究甚少。本文中论述了该组合机构的组成规贝IJ,并对外啮合式和内啮合式 GPM的传动性能进行了分析与比较。而且，在寻找最佳性能组合机构的同 时，对如何改
2、变不同形式GPM的传动比进行了总结。2文献综述2. 1平行四边形机构的运动性能及应用研究该组合机构由平行四边形机构和齿轮机构组合而成。选择平行四边形机构 作为基础机构，是因为它有以下两个显著特点：两曲柄以相同速度同向 转动；连杆作平动（即角速度为零）。齿轮机构，即装载在平行四边形机 构上依次啮合的齿轮串（包括只有一对齿轮啮合的情况）。为了使装在 各构件上的齿轮能够始终保持啮合，齿轮应装在连杆机构转动副中心的销 轴上。另外，若无一个齿轮 与基础机构固连，那么组合机构的自由度将大 于1,女口图la中的机构，其自由度F =2, 般要求组合机构的自由度 等于1,故至少有一个齿轮与基础机构固连。经分析，
3、固连齿轮必为齿轮 串两端的齿轮，且与它固连的构件只能是由它向外延伸仅有一个转动副 中心的销轴装有齿轮的构件，否则将破坏原先机构的结构性质。如图la 中，端部齿轮5只能与机 架4固连；端部齿轮7只能与构件1固连。 在图la中，若将不在齿轮串端部的齿轮6与基础机构的构件固连，那 么它可能与构件2或构件3固连。当齿轮6与构件2固连时，齿轮6、 齿轮7和构件2构成刚性构件，机构变成图lb所示的机构，此时齿轮7 已不起作用；当齿轮6与构件3固连时，齿轮5、齿轮6和构件3构成刚 性构件，机构变成图lc所示的机构。当端部齿轮5与构件3固连时， 同理，构件5、构件6和构件3也构成刚性构件，得到与图lc所示相同
4、 的结果。由文献可知，在装载上齿轮机构后，自由度的增减值AFJ R,其中 R表示固连的端部齿轮 数目。由此可知，与齿轮串中的齿轮数目无 关，仅与固连的端部齿轮的数目R有关。由于平行四边 形机构的自由 度为1,那么使AF = 0,即固连一个端部齿轮即可满足运动确定性要求。 当然，上述的组成规则也适用于一般齿轮一四杆机构。2. 2平行四杆仿形机构设计及运动仿真如图1所示，本机构主要由前支架、上拉杆、下拉杆、后支架、限位杆、 运输钩等组成。前支架通过U型卡丝与机架主梁固结，后支架与排种器、开沟器、双圆盘开沟器、覆土镇压轮固结。上拉杆与下拉杆平行且相等，A点与B点较接在前 支架上构成四杆机构的前杆，C
5、点与D点较接在后支架上构成四杆机 构的后杆。机具在工作过程中，上拉杆AC、CD杆、下拉杆BD构成的连 杆系统绕A点和E点转动。由平行四边形的运动特点可知，在上下仿 形过程中，上拉杆AC和下拉杆BD始终做平行运动，从而使刚性连接在 后拉杆CD （后支架）上的开沟器在免耕作业过程当中一直作平行运动， 进而保证了开沟器在工作过程中的入土角恒定不变，开出深浅一致的种 沟，为种子出苗的一致性和作物生长的整齐性提供了条件。2. 3双平行四杆型远程运动中心机构的设计双平行四杆RCM机构是指通过对两组平行四杆结构进行平面耦合，以实 现末端执行器绕虚拟中心转动的一类RCM机构。双平行四杆RCM机构 的一维构型可
6、以归纳如 图1所示，图la为平行四杆RCM机构的基本构型。 由于机构中BCDE回路有冗余约束，通过去除不同的约束，可以衍生出其 他几种结构形式（图lbIf）。此外，还可通过改变固定端，得到如图lg lj所示的几种不同构型。S 1 一维取平行四杆型ROM机构的10种构型国2柬端执行tSift过虚拟中心点的两种方法S3多自主度RCM机峋图1 一维双平行四杆型RCM机构的10种构型 双平行四杆型RCM机构具有如下优点：结构简单，驱动器可放置在基座处。可通过连杆的 弯折变形灵活安排RCM的位置以适应不同的应用 要求。缺点在于由于杆 件之间的干涉以及平行四杆存在奇异位型，影响运动范围；另外，由于较 链数
7、目多造成机构刚度较差。由于安装时必须考虑到安装末端执行器以 及与底座固定的较链或者电动机等需要占据一定的空间。为了保证末端 执行器轴线通过虚拟中心点，一般有如图2所示的两种方法，这里以安 装末端执行器为例。图2a中将末端执行器相对末端杆件倾斜放置，从 而使末端执行器通过虚拟中心。图2b通过杆件弯折，使得虚拟中心移动 一定距离，以满足安装需要。这两种方法都有应用，这里主要对后一种方 案进行讨论。2. 4双曲柄环板式针摆行星传动中平行四杆机构运动性能分析 I取庄柄环扳弍针卷行呈双曲柄环板式针摆行星传动是一种新型 摆线针轮行星传动，其结构原理如图1, 由两个主动曲柄（1、3）、带针轮的环板（2即连杆
8、）与机 架（4）构成平行四杆 机构ABCD,环板上的针轮中心Op位于连杆BC的中点，与环板2上针轮相啮合的摆线轮5中心Oc位于两个主动曲柄 回转中心A、D连线AD的中点，针轮与摆线 轮的中心距OpOc的大小等于曲柄的长度e.在常规的环板式齿轮减速器结构设计中，为便于分析计算连杆較链处的总反力，通常做以下假定:平 行四杆机构ABCD的杆长尺寸误差忽略不计；连杆惯性力不计;连杆 做平面运动.但对高速及重型机械，因其惯性力很大故必须考虑惯性力, 此外由于机构在加工和装配过程中，机构中各杆长的实际尺寸都呈现出一 定的随机性,影响着机构的运动性 能，使得机构的真实运动与设计预定的 理想运动之间出现一定的
9、偏差.因此在实际应用中.双曲柄平行四杆机 构的连杆并不能真正做到匀速平动，而是存在着角加速度，由角加速度引起 的惯性力矩造成连杆上较链的实际支反力与理论支反力不一样.而研究 二者之间的差别,对分析机构实际运动的稳定性和可靠性、计算较链的寿命 具有重要意义.本文分析双曲柄平行四杆机构的杆长尺寸误差对机构特性 的影响，为研究运动副间隙对机构的杆长误差的补偿作用提供依据.3研究方法主要按照以下几个步骤进行1机床的特点2机床的位置分析3平行机构的位置分析4平行机构的速度分析5平行机构的加速度分析6实例仿真7结论4进度安排(1) 1第14周：文献检索，资料收集，整理有关平行运动机构的资 料，写出开题报告
10、，完成外文资料翻译。(2) 2.第58周：设计方案讨论，设计方案确定，进行设计计算。(3) 3.第912周：电气图设计、绘图。(4) 4.第1314周：对电子器件特性分析，进行相应传感器实验(5) 5.第1517周：撰写论文。参考文献1. 姚九成，赵国军.平动齿轮机构的演化与创新J.江汉石 油学院学报2. 张春林，胡荣晖，姚九成.平动齿轮机构的同性变异法 J 机械设计3. 张春林，荣辉，黄祖德.圆平动齿轮传动机构的研究J 北 京理工大学学报4. 吕庸厚，沈爱红.组合机构设计与应用创新M.北京：机 械工 业出版社赵自强，张春林，程爱明.平动齿轮传动啮合效率的理 论研究J 机械传动5. 齿轮一平行
11、四边形机构的运动性能及应用研究 陈海文王忠6. 双平行四杆型远程运动中心机构的设计*宗光华 裴 旭于靖军毕树生孙明磊7. 平行四杆仿形机构设计及运动仿真马华永1, 2,王卫兵1, 王坤1,翟庆钟1,郭德卿18. 何卫东，李欣，李力行.双曲柄环板式针摆行星传动的研究 ：J .机械工程学报，2000, 36(5)9. GB中华人民共和国国家标准齿轮热功率 第二部分：热承载能力计算S.中华人民共和国国家质量监督检验 检疫总局.10. GB中华人民共和国国家标准齿轮热功率第一部分：油池温 度在95C时齿轮装置的热平衡计算S.中华人民共和国国家质量 监督检验检疫总局.11. 胡如夫，周哲波.齿轮减速器的
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