[实用新型]一种含有柔顺关节的双曲柄机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及平面机构实验技术领域，特别是一种含有柔顺关节的双曲柄机构试验装置。

背景技术

柔顺机构是一种利用构件自身变形来实现运动、力和能量的传递和转换的新型机构。与传统刚性机构不同，在结构上柔顺机构减少了甚至没有了运动副，它的优越性主要体现在降低成本和提高性能两方面。

将柔顺机构理论应用于运动副的设计中，产生了柔顺关节这种新型的运动副形式，这种运动副通过自身的弹性变形来传递相邻构件间的运动。使用柔顺关节取代传统运动副构成的新型机构，可以从根本上解决传统运动副所带来的间隙、摩擦、磨损、冲击以及润滑等问题。

双曲柄机构是一种常见的铰链四杆机构，机械 结构由四根杆组成，其中最短杆作为机架，与机架相连的一根杆为主动杆，其余两杆为从动杆。因为结构简单，易于控制，此种机构已经在工业领域得到了应用。传统设计中，四根连杆通过刚性运动副来传递力和运动。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：如何进一步提高传动机构的性能。

本实用新型所采用的技术方案是：一种含有柔顺关节的双曲柄机构，包括机架（1）、固定在机架（1）上的伺服电机（10）、与伺服电机（10）连接的减速器（9）、主动曲柄（2）、第一柔顺关节（3）、连杆（4）、第二柔顺关节（5）、从动曲柄（6）、主动曲柄（2）与减速器（9）的输出轴构成的驱动副（8）、机架（1）上的轴与从动曲柄（6）构成的转动副（7），其中主动曲柄（2）与第一柔顺关节（3）、第一柔顺关节（3）与连杆（4）、连杆（4）与第二柔顺关节（5）、第二柔顺关节（5）与从动曲柄（6）都通过螺栓形成国定连接。

作为一种优选方式：第一柔顺关节（3）和第二柔顺关节（5）都为弹簧钢制作的横截面为矩形的圆弧状的片簧。

该装置工作时，伺服电机将控制力矩经过减速器传递给驱动副，驱动副带动主动曲柄，主动杆通过柔顺关节带动连杆，连杆再通过柔顺关节带动从动曲柄，从动曲柄可以完成给定的工作任务。机构结构参数并不唯一，可以更换不同结构参数进行实验。

本实用新型的有益效果是：利用柔顺关节取代传统运动副实现机构的运动，减轻了机构系统的质量；减少了传统运动副带来的间隙、摩擦、磨损、冲击以及润滑等问题；提高了机构系统的运行精度和可靠性，同时结构简单、操作容易、成本低、有利于实际应用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示本实用新型由机架1、主动曲柄2、第一柔顺关节3、第二柔顺关节5、连杆4、从动曲柄6、刚性转动副7、驱动副8、减速器9、伺服电机10、轮组成。主动曲柄2一端与驱动副8连接，另一端与第一柔顺关节3的一端连接，连杆4一端与第一柔顺关节3的另一端连接另一端与第二柔顺关节5连接，从动曲柄6一端与第二柔顺关节5的另一端连接另一端转动副7连接，转动副7的安装在机架1上，其中上述连接均为螺栓固定连接；驱动部分中，伺服电机10通过螺栓连接固定在机架1上，减速器9安装在连接机架1上并对伺服电机10的输出轴进行减速，减速器9的输出轴和驱动副8连接，主动曲柄2与减速器9的输出轴构成驱动副8连接，机架1上的轴与从动曲柄6构成转动副7连接。

工作时，伺服电机10将控制力矩经过减速器传递给驱动副8，驱动副8带动主动曲柄2做机械往复运动，主动曲柄2通过第一柔顺关节3带动连杆4，连杆4再通过第二柔顺关节5带动从动曲柄6，从动曲柄6可以完成给定的工作任务。

主动曲柄2材料为铝，尺寸为205mm×23mm×10mm；连杆4材料为铝，尺寸为194mm×23mm×10mm；从动曲柄6的材料为铝，尺寸为256mm×23mm×10mm；第一柔顺关节3材料为弹簧钢制作的横截面（垂直于圆弧方向的横截面）为矩形的圆弧状的片簧，半径为45mm，初始弧度（即不受到作用力的时候的弧度）对应的夹角为103.46°，厚度为0.5mm；第二柔顺关节5材料为弹簧钢制作的横截面为矩形的圆弧状的片簧，半径为45mm，初始弧长对应的夹角为为48.19°，厚度为0.5mm，结构参数并不唯一，可以更换不同结构参数进行实验。

本实用新型公开的含有柔顺关节的双曲柄机构，使用柔顺关节取代传统运动副实现机构的运动副，减少了传统运动副所带来的间隙、摩擦、磨损、冲击以及润滑等问题，提高了机构的运行精确性和可靠性，同时结构简单，操作容易，成本低，为含有柔顺关节的双曲柄机构性能提高和实际应用提供了保障。