含歧运动位平面机构的动力学研究
2021-07-03曹惠李春明刘庆李万腾
应用科技 2021年3期
曹惠,李春明,2,刘庆,李万腾
1.中国石油大学(华东)中国石油大学胜利学院,山东 东营 257061
2.中国石油大学(华东)机电工程学院,山东 青岛 266580
3.山东大学机械工程学院,山东 济南 250061
平面连杆机构是多数机器的主机构,其基本机构为平面四杆(体)机构。凸轮机构和齿轮机构可以视为将1个构件(体)和2个转动副或移动副(二约束副)用1个高副(一约束副)替代的四体机构。采用串连、并连、封闭和装载等方式[1−3],平面四体机构可组合出各种复杂机构。平面四体机构的动力学研究属于机械原理的研究范畴。
当曲柄作为从动件时,存在曲柄压力角(受力方向与运动方向之间的夹角)为90°的位置。该位置称为歧运动位[4](卡位、死点[5−6])。根据从动件与连杆共线的特征,歧运动位存在于曲柄摇杆机构[7]、双摇杆机构、双曲柄机构和曲柄滑块机构当中。运动如果可正可逆,也可称为运动分岔,但是与非线性动力学的仿真收敛性和响应分岔无关。
歧运动位是多年来的研究冷点,在平面四体机构当中普遍存在,但一直没有受到重视。在歧运动位,从动件存在双向运动可能性[8−9]。
曲柄摇杆机构的曲柄从动件和摇杆从动件的运动学程序化计算机仿真[10−12]涉及歧运动位,基于洛必达法则求取了歧运动位的从动件运动学参数计算式。但是,对于特殊的、多歧运动位的滑块机构尚无研究。由于该计算式尚未公开发表,ADAMS等计算软件是避开了歧运动位的计算,因此不做对比。
通常,对于连杆为最长杆的滑块机构,当曲柄或摇杆作为主动件时,从动件的位置、速度、加速度与主动件的存在一一对应关系,机构没有歧运动位[13]。……
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