[發明專利]一種可實現等速運動規律機構及反求設計方法

在審

• 申請號: 201810439332.8
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN108443470A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 何芝仙;陳宇;于耀庭
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: F16H57/023
• 分類號: F16H57/023;F16H55/17;F16H55/08
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 楊紅梅

本發明公開了一種可實現等速運動規律機構及反求方法。所述的可實現等速運動規律機構，包括非圓齒輪機構與正弦機構串聯而成的組合機構，所述非圓齒輪機構包括主動齒輪和從動齒輪，所述主動齒輪與從動齒輪配合連接，所述連桿機構包括曲柄、滑塊、從動件和機架，所述曲柄與從動齒輪同軸，且曲柄端部與所述滑塊轉動連接，所述滑塊與從動件滑動連接，所述從動件與機架滑動連接。采用非圓齒輪機構與正弦機構串聯組合，可嚴格實現從動件等速往復運動規律；所提出的機構可以作為機器的主傳動系統傳遞較大動力；提出了該組合機構實現從動件等速運動規律反求運動學設計方法；進一步拓展應用，該組合機構可以實現從動件任意速度變化規律。

技術領域

本發明涉及一種往復等速運動規律的機構，具體為一種可實現等速運動規律機構及反求設計方法。

背景技術

在機械工程中，某些機器的主傳動系統，其執行構件必須能夠較嚴格或者近似實現勻速往復運動規律，如在機械工程及建筑工程中廣泛使用的耗能減震器試驗機、拉壓材料疲勞試驗機，其工作要求就是其主傳動系統能夠比較嚴格地實現等速往復運動規律，這樣試驗的結果才能可信。目前，能夠實現嚴格等速規律的傳動系統主要是液壓傳動系統，而機械傳動系統卻很少見。因而，現有的耗能減震器試驗機、拉壓材料疲勞試驗機的主傳動系統都采用液壓傳動。但是液壓傳動系統價格昂貴，且存在換油或者漏油，使用壽命短等不足。其主傳動系統采用能夠實現等速運動規律的機構實現，可克服其不足。

發明內容

本發明目的在于提供一種可實現等速運動規律機構及反求設計方法，將勻速轉動轉變為等速往復運動，可采用非圓齒輪機構與連桿機構中的正弦機構串聯組合實現，因為連桿機構是作為機器主傳動系統的首選機構，但單純的連桿機構不能實現等速往復運動規律。凸輪機構雖然能夠嚴格實現任意運動規律，但由于凸輪機構屬高副機構，承載能力低，一般而言不能作為主傳動系統使用。非圓齒輪傳動承載能力大，且可以將勻速轉動轉變成變速轉動，故采用非圓齒輪機構與正弦機構串聯組合實現將勻速轉動轉變為等速往復運動。

一種可實現等速運動規律機構，包括非圓齒輪機構與正弦機構串聯而成的組合機構，所述非圓齒輪機構包括主動齒輪和從動齒輪，所述主動齒輪與從動齒輪嚙合連接，所述正弦機構包括曲柄、滑塊、從動件和機架，所述曲柄與從動齒輪同軸，且曲柄端部與所述滑塊轉動連接，所述滑塊與從動件滑動連接，所述從動件與機架滑動連接。

進一步的，設主動齒輪轉動中心為O，從動齒輪轉動中心為A，主動齒輪和從動齒輪的嚙合節點為P，主動齒輪和從動齒輪的中心距為a(mm)，曲柄長度為l(mm)，主動齒輪轉角為瞬時角速度為ω₁,嚙合節圓半徑為r₁，從動齒輪轉角為瞬時角速度為ω₁，嚙合節圓半徑為r₂，主動齒輪和從動齒輪的瞬時傳動比為i₁₂，從動件的位移為x₄，速度為v₄，可得出：

主動齒輪的節點曲線半徑計算公式為：

從動齒輪的節點曲線半徑計算公式為：

正弦機構中：

曲柄的轉角與從動件位移x₄之間的關系：

從動件往復運動速度：

一種可實現等速運動規律機構的反求方法，設從動件的運動速度為v₀，時間為t，令v₄＝v₀可得出

進一步的，包括如下步驟：