基于运动几何学特征的空间连杆机构5位置综合

摘要

机构的尺度综合问题是机构学中的经典问题，为了建立起一套相对系统完整的、设计透明度高、应用简便的空间连杆机构尺度综合的几何流程，从空间连杆机构的运动几何学原理出发，以连杆机构中的浮动构件作为研究对象，将其简化为构件上的一条定直线，并将该条直线假想为导向构件，研究其在有限分离位置情况下的运动几何学特征，建立相应的空间运动几何学模型，实现空间运动学问题向空间几何学问题的转化。在此基础上，根据直线所占据的空间位置数不同，将直线多位置数问题拆解为多个少位置数问题的组合，进一步研究所提取几何特征之间的几何关联性，结合二平面投影系统，在明确了投影变换主投影方向的前提下，将几何学问题由空间向平面转化，并在平面系统中构建出相应的线导引模型。最后，根据机构的传动任务，结合运动反转理论，将空间机构的传动任务转化为线导引模型的求解问题，拟定出一套行之有效的空间连杆机构尺度综合方法。最终，以空间RSSR传动机构5位置函数综合问题为例，利用空间连杆机构尺度综合的几何流程，得到了满足精确5位置函数传递关系的RSSR机构的解。综合算例的结果进一步验证了该综合理论体系的有效性及实用性。同时，该方法不局限于输入、输出运动规律为转动–转动传动机构的尺度综合，也可对转动–移动、转动–平面运动、转动–空间运动的传动机构进行机构尺度求解。

关键词

空间连杆机构 / 尺度综合 / 几何法 / 二平面投影系统 / 线导引模型

基金资助

福建省自然科学基金项目（2022J05246）; 龙岩学院博士科研启动项目（LB2021014）