并联闭式八连杆机构设计(附件)
在当今社会,八连杆机构用处非常广泛，并将进一步取代曲柄压力机。在大型冲压生产中，对冲压力、冲压有效行程、冲压速度有一定的要求。对于拉伸深度较大的制件，要求冲压有效行程要大、且在有效行程中冲压速度要尽量均匀。对于冲压面积较大的制件，要求有较大的冲压力，且冲压平台的姿态保持能力要强。为此，产生了并联闭式八连杆机构。本课题针对闭式八连杆机构，基于冲压力、行程、速度要求，进行机构的尺寸设计。任务是开发设计工作载荷为25000KN重载压力机，并且运用RecurDyn V7 R1软件建模并且仿真运行。设计要求如下工作的行程为1200mm，频率为10-18次/分钟，滑块的最大速度为450mm/分钟。关键词 并联闭式八连杆机构、冲压力、行程、冲压速度、压力机、设计优化
目 录
1 绪论 1
1.1 连杆机构 1
1.2 连杆机构的两大类型 2
1.3 连杆机构的优缺点 3
1.4 八连杆机构的简介 3
1.5 RecurDyn介绍 4
2 机构总体方案设计 5
2.1 功能要求分析 5
2.2 设计要求 5
2.3 解决方案比较 6
2.3.1 以杆长为设计变量 6
2.3.2 以绞点的位置为设计变量 6
3 详细设计 7
3.1 设置参数化值 7
3.2 创建参数化点 10
3.3 杆的直径计算 12
3.4 建立参数化模型 12
3.5 建立运动副（转动副、固定副、移动副） 16
3.5.1 建立转动副 16
3.5.2 建立固定副 19
3.5.3 建立移动副 20
3.6 设置转动公式 22
3.7 模拟仿真 23
3.8 结果分析 24
3.9 自动优化 25
3.10 结果分析 30
结论 33
致谢 34
参考文献35
1 绪论
1.1 连杆机构< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 由若干刚性构件用低副联接而成的机构称为连杆机构[1]，它是一种特殊的构件，能够在平面中进行运动，把这样子的构件称为连杆，连杆机构又称为低副机构[2]。其广泛应用于内燃机、搅拌机、输送机、椭圆仪、机械手爪、牛头刨床、开窗、车门、机器人、折叠伞等[3]。
图1.1所示的平面连杆机构是一种平面四杆机构[4]，它由四个构件组成，同时也是最简单的平面连杆机构，在生活生产中是一种常见的机构。由它能够衍生出许多多连杆机构，是所有多连杆机构的重要基础，这次所要讨论的并联闭式八连杆结构就是它的衍生品之一。
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图1.1 四连杆机构
平面低副机构是由若干个刚性构件通过低副(转动副、移动副)联接而成的，构件上各点排布在它的面上，这些点还有另外一个特点，那就是相互平行，平面低副同样也是是一种很常见的运动形式，具有压强小、磨损轻、易于加工和几何形状能保证本身封闭等优点，与另一种副，高副相比，难以精确实现预期的周期运动，并且计算设计极其复杂，所以会经常在各种机械和仪器中被广泛使用。
四杆机构是所有平面连杆机构中最常见的一种形式，一般来说，它由四根杆件构成，故称之为四杆机构。在所有连杆机构中四杆机构的构件数目是最少的，它是整个连杆机构的设计基础，许多多连杆机构就是从它开发研究的，可以说是整个连杆机构系统的关键之处。由于能转换运动，它能实现一些复杂的运动，如曲柄运动、双曲柄运动的等等，但是正是因为它的杆件多且复杂，连杆机构的稳定性很差[5]。
1.2 连杆机构的两大类型
杆件之间的相对运动既可以在平面上运动，也可以在空间上运动，这也意味着连杆机构可分为平面连杆机构和空间连杆机构[6]。平面连杆机构在生活生产中使用较多，是一种常见的机构形式，就如图1.1所示，而空间连杆机构并不多见，如图1.2(a)所示。平面连杆机构大多是指刚性构件全部用低副联接而成，故又称低副机构。平面连杆机构广泛应用于各种机器、仪器以及操纵控制装置中，如往复式发动机、抽水机和空气压缩机以及牛头刨床、插床、挖掘机、装卸机、颚式破碎机、摆动输送机、印刷机械、纺织机械等的主要机构都是平面连杆机构[7]，抽水机和牛头刨床应用实例图如图1.2(b)和图1.2(c)所示。在连杆机构中，另一种机构空间机构(spatial mechanism)[8]，顾名思义，也就是说该机构是在空间内运动，或者说是不在平面或者相互平行的平面中进行运动。根据机构中构件数目的多少分为四杆机构（构件数为四）、五杆机构（构件数为五）等，构件数的多少就相当于几杆机构。一般来说，当机构的构件数超过五个的时候，那就称该连杆机构称为多杆机构。当连杆机构的自由度为1时，称为单自由度连杆机构；当自由度大于1时，称为多自由度连杆机构[9]。
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图1.2(a) 空间连杆机构
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图1.2(b) 抽水机 图1.2(c) 牛头刨床
连杆机构的运动形式链总共有两种，分别是开链和闭链，根据运动链是否为开闭链，可将连杆机构分为开链连杆机构(在开链机构中，机械手最为常见，通常是是运动副为转动副或移动副的空间开链连杆机构)和闭链连杆机构[10]。平面连杆机构中构件数至少到达4个的构件称之为单闭环，因而最简单的平面闭链连杆机构是四杆机构。其他多杆闭链机构无非是在其基础上扩充杆组而成；单闭环的空间连杆机构的构件数至少为3，因而可由三个构件组成空间三杆机构。
1.3 连杆机构的优缺点
连杆机构构件运动形式多样，如可实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动，从而可用于实现已知运动规律和已知轨迹[11]，优点如下：
(1)采用低副：采用平面接触原理、受到的承载力比较小、需要润滑的操作简单，方便、接触面不容易被磨损，杆件形状简单、杆件容易加工，制造成本简单，不需要昂贵复杂的制造件、制造精度准确，易获得。
(2)改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。
(3)连杆之间可以任意搭配，组建成不同的多连杆机构，用来满足不同要求的设计。?
同样的，缺点也如下所示：
目 录
1 绪论 1
1.1 连杆机构 1
1.2 连杆机构的两大类型 2
1.3 连杆机构的优缺点 3
1.4 八连杆机构的简介 3
1.5 RecurDyn介绍 4
2 机构总体方案设计 5
2.1 功能要求分析 5
2.2 设计要求 5
2.3 解决方案比较 6
2.3.1 以杆长为设计变量 6
2.3.2 以绞点的位置为设计变量 6
3 详细设计 7
3.1 设置参数化值 7
3.2 创建参数化点 10
3.3 杆的直径计算 12
3.4 建立参数化模型 12
3.5 建立运动副（转动副、固定副、移动副） 16
3.5.1 建立转动副 16
3.5.2 建立固定副 19
3.5.3 建立移动副 20
3.6 设置转动公式 22
3.7 模拟仿真 23
3.8 结果分析 24
3.9 自动优化 25
3.10 结果分析 30
结论 33
致谢 34
参考文献35
1 绪论
1.1 连杆机构< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 由若干刚性构件用低副联接而成的机构称为连杆机构[1]，它是一种特殊的构件，能够在平面中进行运动，把这样子的构件称为连杆，连杆机构又称为低副机构[2]。其广泛应用于内燃机、搅拌机、输送机、椭圆仪、机械手爪、牛头刨床、开窗、车门、机器人、折叠伞等[3]。
图1.1所示的平面连杆机构是一种平面四杆机构[4]，它由四个构件组成，同时也是最简单的平面连杆机构，在生活生产中是一种常见的机构。由它能够衍生出许多多连杆机构，是所有多连杆机构的重要基础，这次所要讨论的并联闭式八连杆结构就是它的衍生品之一。
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图1.1 四连杆机构
平面低副机构是由若干个刚性构件通过低副(转动副、移动副)联接而成的，构件上各点排布在它的面上，这些点还有另外一个特点，那就是相互平行，平面低副同样也是是一种很常见的运动形式，具有压强小、磨损轻、易于加工和几何形状能保证本身封闭等优点，与另一种副，高副相比，难以精确实现预期的周期运动，并且计算设计极其复杂，所以会经常在各种机械和仪器中被广泛使用。
四杆机构是所有平面连杆机构中最常见的一种形式，一般来说，它由四根杆件构成，故称之为四杆机构。在所有连杆机构中四杆机构的构件数目是最少的，它是整个连杆机构的设计基础，许多多连杆机构就是从它开发研究的，可以说是整个连杆机构系统的关键之处。由于能转换运动，它能实现一些复杂的运动，如曲柄运动、双曲柄运动的等等，但是正是因为它的杆件多且复杂，连杆机构的稳定性很差[5]。
1.2 连杆机构的两大类型
杆件之间的相对运动既可以在平面上运动，也可以在空间上运动，这也意味着连杆机构可分为平面连杆机构和空间连杆机构[6]。平面连杆机构在生活生产中使用较多，是一种常见的机构形式，就如图1.1所示，而空间连杆机构并不多见，如图1.2(a)所示。平面连杆机构大多是指刚性构件全部用低副联接而成，故又称低副机构。平面连杆机构广泛应用于各种机器、仪器以及操纵控制装置中，如往复式发动机、抽水机和空气压缩机以及牛头刨床、插床、挖掘机、装卸机、颚式破碎机、摆动输送机、印刷机械、纺织机械等的主要机构都是平面连杆机构[7]，抽水机和牛头刨床应用实例图如图1.2(b)和图1.2(c)所示。在连杆机构中，另一种机构空间机构(spatial mechanism)[8]，顾名思义，也就是说该机构是在空间内运动，或者说是不在平面或者相互平行的平面中进行运动。根据机构中构件数目的多少分为四杆机构（构件数为四）、五杆机构（构件数为五）等，构件数的多少就相当于几杆机构。一般来说，当机构的构件数超过五个的时候，那就称该连杆机构称为多杆机构。当连杆机构的自由度为1时，称为单自由度连杆机构；当自由度大于1时，称为多自由度连杆机构[9]。
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图1.2(a) 空间连杆机构
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图1.2(b) 抽水机 图1.2(c) 牛头刨床
连杆机构的运动形式链总共有两种，分别是开链和闭链，根据运动链是否为开闭链，可将连杆机构分为开链连杆机构(在开链机构中，机械手最为常见，通常是是运动副为转动副或移动副的空间开链连杆机构)和闭链连杆机构[10]。平面连杆机构中构件数至少到达4个的构件称之为单闭环，因而最简单的平面闭链连杆机构是四杆机构。其他多杆闭链机构无非是在其基础上扩充杆组而成；单闭环的空间连杆机构的构件数至少为3，因而可由三个构件组成空间三杆机构。
1.3 连杆机构的优缺点
连杆机构构件运动形式多样，如可实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动，从而可用于实现已知运动规律和已知轨迹[11]，优点如下：
(1)采用低副：采用平面接触原理、受到的承载力比较小、需要润滑的操作简单，方便、接触面不容易被磨损，杆件形状简单、杆件容易加工，制造成本简单，不需要昂贵复杂的制造件、制造精度准确，易获得。
(2)改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。
(3)连杆之间可以任意搭配，组建成不同的多连杆机构，用来满足不同要求的设计。?
同样的，缺点也如下所示：
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