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转动副临界角分析及其在四连杆机构中的应用

张洁 王丹 陈五一

张洁, 王丹, 陈五一等 . 转动副临界角分析及其在四连杆机构中的应用[J]. 北京航空航天大学学报, 2016, 42(12): 2738-2744. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0812
引用本文: 张洁, 王丹, 陈五一等 . 转动副临界角分析及其在四连杆机构中的应用[J]. 北京航空航天大学学报, 2016, 42(12): 2738-2744. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0812
ZHANG Jie, WANG Dan, CHEN Wuyiet al. Critical angle of revolute pin joint and its application in a four-bar mechanism[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(12): 2738-2744. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0812(in Chinese)
Citation: ZHANG Jie, WANG Dan, CHEN Wuyiet al. Critical angle of revolute pin joint and its application in a four-bar mechanism[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(12): 2738-2744. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0812(in Chinese)

转动副临界角分析及其在四连杆机构中的应用

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0812
基金项目: 

国家自然科学基金 51305013

详细信息
    作者简介:

    张洁, 女, 硕士研究生。主要研究方向:并联机构设计。E-mail:mercury1307217@126.com

    陈五一, 男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:先进加工技术与新型工艺装备。E-mail:wychen@buaa.edu.cn

    通讯作者:

    王丹, 男, 博士, 讲师。主要研究方向:并联机器人及智能控制、CNC机床设计与可靠性测试。Tel.:010-82317471, E-mail:b11034@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TB122

Critical angle of revolute pin joint and its application in a four-bar mechanism

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 51305013

More Information
  • 摘要:

    滑动配合条件下,转动副(R副)通过接触面间的相对滑动提供一个转动自由度。由于接触面间的摩擦和间隙共同作用,R副会在一个小的摆角范围内发生自锁,这一摆角将在机构平衡时带来连杆长度误差和连杆偏角误差。本文指出了R副中临界角的存在,讨论了使得R副实现自锁的临界角范围,在考虑接触变形和不考虑接触变形2种条件下对临界角进行了计算,并以一平面四连杆机构作为应用算例,综合对比了铰链间隙、接触变形和摩擦因素对所在连杆机构输出精度的影响。算例结果表明,在一般的精度计算中铰链间隙及连杆弹性变形起主要影响作用,铰链本身的接触变形量可忽略。

     

  • 图 1  临界角成立条件

    Figure 1.  Conditions for critical angle

    图 2  R副结构示意图

    Figure 2.  Schematic diagram of structure of revolute pair

    图 3  不考虑接触变形的R副临界角分析示意图

    Figure 3.  Schematic diagrams of critical angle for revolute pair without contact deformation

    图 4  两圆柱体接触应力分布示意图

    Figure 4.  Schematic diagram of distribution of contact stress between two cylinders

    图 5  引入一个虚拟连杆的四连杆机构示意图

    Figure 5.  Schematic diagram of a four-bar mechanism with one virtual link

    图 6  有2个非理想铰链的四连杆机构的2种典型平衡状态

    Figure 6.  Two typically balanced states of four-bar mechanism with two non-ideal links

    图 7  算例分析四连杆机构示意图

    Figure 7.  Schematic diagram of four-bar mechanism in case study

    图 8  ΔLεδF及ΔLεδ的变化示意图

    Figure 8.  Variation of ΔL, ε and δ with F and variation of ΔL, ε with δ

    图 9  αmaxμη的变化趋势

    Figure 9.  Variation trend of αmax with μandη

    表  1  算例用四连杆机构参数

    Table  1.   Parameters of four-bar mechanism in case study

    参数类型数值
    四连杆机构
    参数条件
    LAB=LB′C′=LCD=50 mm
    LAD=100 mm
    A=6.25π mm2
    圆柱铰链
    参数条件
    RB=RCRB′=RC′(θmax1=θmax2=θmax, L5=L6)
    l柱销=10 mm
    变量铰链间隙δ
    连杆压力F
    接触表面滑动摩擦系数μ
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-08
  • 录用日期:  2016-01-08
  • 网络出版日期:  2017-12-20

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