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本帖最后由 DaedraMech 于 2024-10-25 00:58 编辑
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0 H. l7 w5 z, _$ {+ _! d& c7 A坛友@forbetter在帖子http://www.cmiw.cn/forum.php?mod ... 6&page=1#pid8735055中提出了一种摆缸驱动末端零件往复直线运动的情形，按楼主的理解这是一种典型的对苏格兰轭机构的应用。) U# R: v( `) [. u# C+ v# }
9 `, T5 U' p6 m5 f+ i2 r! k坛友提出了十分有趣的问题：到底要选择多大力矩的摆缸，才能在0.5s内使末端零件单程移动170mm呢？
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从应用经验上来看，气缸类执行元件具有动作快、出力小的特点，我们把末端元件的轨迹看作苏格兰轭圆盘上的一条弦，为降低摆缸的所需力矩，这条弦所对圆心角应当尽可能的大，即通过增大摆缸的所需摆动行程来降低其所需输出力矩，机构可如下图所示布置。$ x) Q! u. c6 E& U' z
3 r0 h3 n: B# Y- b$ E: S4 X楼主对气缸类元件的特性和应用方法尚且知之甚少，只能假设如下的工况，如有谬误还请各位坛友斧正：忽略重力和摩擦，忽略摆缸和各传动件质量，摆缸的输出力矩保持恒定，将末端零件沿直线从起始角度不断加速推至终止角度；同时假设轨迹两端均有缓冲垫，零件会在端点因撞击直接减速至0，之后摆缸换向，逆向执行上述运动，这样一来往/复运动是完全对称的，我们只需要分析单程运动即可。
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$ k* R4 r4 S5 J/ A. D在上述推导中，虽然将摆缸力矩T设为常数，但它其实是一个待定常数，不同的T会积分出不同的s，因此若要0.5s正好达到170mm线位移，需要通过迭代法找出合适的T。这里楼主将上述关系式导入Excel中，将时间间隔δt设置为0.0001s，通过Excel的单变量求解功能快速获取到T=1.46Nm。
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从表格附带的图像也可以看出，当摆缸的驱动力矩恒定时，其并不做匀加速转动，末端零件也不做匀加速直线运动。+ C0 P4 C! P9 J* W- w( J" @9 r
——它们都在做变加速运动。
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" v. g) m5 }4 ^% c现在，我们拿着得到结果，放到motion里跑一下看看我们的计算是否正确：& g2 t; k3 B4 S, a- I* s' X) {. o$ A
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从仿真中可以看出，机构正好在0.5s达到了预定位置，s-t、v-t、a-t图像也与Excel给出的结果契合，说明我们上述的推导和计算是正确的。一款至少能恒定出力1.46Nm的摆缸才能满足坛友@forbetter的需求。
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/ ~6 @) C% @1 }本文提供的分析方法是同类机构通用的，即使末端零件的轨迹不是这样关于y轴对称的弦，也能同样运用该方法计算出对应的结果，只需找出新机构下摆杆旋转运动和滑块直线运动间的几何转换关系即可。此外，如果坛友对自己的运气和设置边界条件的正确性非常有信心，那么直接使用motion不断试数（注意奇异解）也不失为一种便捷的方法。$ [* X" ^/ j9 w8 u# [4 G# K
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文末附上了截图中的Excel原文件和2021版本的SW三维模型，欢迎坛友们提出问题、积极讨论。链接: https://pan.baidu.com/s/1EgMSj_vy0lQLbLd9OjmlWA?pwd=t2zt 提取码: t2zt
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发表于 2024-10-25 00:27:17
我还不知道怎么@别人，文中是有@的但是好像不能触发