孔雀开屏机构机械结构之四杆机构设计

摘 要：“孔雀开屏”机构是由电机驱动,链传动带动齿轮运动,齿轮运动带动四杆机构运动,四杆带动叶片,最后达到开屏的效果.其关键技术为四杆机构带动叶片开、收屏.本文介绍了四杆机构的设计方案与具体实施方法.

Abstract：The"peacock"agencyisdrivenbyamotor,chaindrivenanddrivesgearmovement,gearmovementdriveour-baragencymovement,four-bardrivesblade,andfinallyreachedthepeacockeffect.Thekeytechnologyiour-baragencydrivesbladeopen,closed.Thispaperdescribesthedesignofthefour-barmechaniandspecificimplementationmethods.

关 键 词：四杆机构；极位夹角；传动角

Keywords：four-baragency；extremepositionangle；tranissionangle

中图分类号：TH112文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）14-0046-02

1孔雀开屏机构总体结构设计

1.1方案分析

1.1.1设计方案该机构为孔雀开屏机构,现在市面上还没有运用机械原理来完成孔雀开屏的机构.

开屏方案设想如下：方案一：通过扇形内齿轮传动实现开屏；方案二：通过齿轮齿条机构实现开屏；方案三：用四杆机构实现开屏.

经过反复比较、衡量,最终选择了方案三,即通过四杆机构的运动来实现开屏.四杆机构的运行由齿轮传动来带动,再用链传动带动齿轮.因为要求开屏的速度很低,所以可在电机和链传动的中间增加一个减速器,达到部分减速效果,另一部分减速量通过变频来控制.

1.1.2难点和关键①因尾部孔雀收屏时尺寸限制,单片扇叶宽度及厚度尺寸不可过大.②收屏后传动机构要隐藏于壳体之内,开屏张角要大,这就限制了四杆机构的起点与终点位置.③开屏与收屏的速度要保持基本一致,四杆机构的极位夹角就需要尽可能地小.④因同时要避开四杆的死点位,且没有现成的公式可套用,所以四杆机构的设计就成了本次设计的最难点.⑤由于壳体尺寸的限制,左右两边扇叶运动的反向问题由惰轮来解决,同时轴上的非标链轮设计就变得很重要,这也是本次设计的难点之一.

1.1.3主要方法首先制订出了大致的外形结构和尺寸.利用电机连接减速器带动链传动[1],再带动齿轮传动[2],齿轮带动四杆机构,四杆机构随之带动了叶片,从而实现孔雀开屏.针对这个孔雀开屏机构,大量查阅图书馆文献及资料和网上资料,先进行理论分析和计算,再进行重点校核；充分利用应用软件AutoCAD、Pro/E和机械设计手册（软件版）进行辅助设计.

1.2总体设计首先根据设想产品完成各部件的大体尺寸及位置.其次初步估算功率和转矩,初选电机.利用估算的功率和转矩来设计计算齿轮和链传动.再来计算轴和轴承,再进行重点校核.

2四杆机构设计

平面连杆机构是由若干构件通过低副联接而成的平面机构,也称为平面低副机构,而平面四杆机构是平面连杆机构中最常见的形式,也是多杆机构的基础.其主要优点是：①由于运动副是低副,面接触,传力时压强小,磨损较轻,承载能力较高；②构件的形状简单,易于加工,构件之间的接触由构件本身的几何约束来保持,故工作可靠；③可实现多种运动形式及其转换,满足多种运动规律的要求；④利用平面连杆机构中的连杆可满足多种运动轨迹的要求.四杆机构能够简便地实现给定的运动规律或运动轨迹再现,完成预定的运动要求.

2.1四杆尺寸的确定四杆的尺寸在设计时对四杆的极位夹角[3]、摆角[4]的大小,摇杆起始位置的角度都有一定的要求.首先,四杆机构的极位夹角要尽可能的小.为了能够更好的表现出孔雀开屏的特性,也为了机构更加美观,所以设计时摆角的角度要大于90°,同时为了能够很好把四杆收拢,要确保摆角起始位置的角度小于10°.

3结束语

机械连杆机构是我们设计的孔雀开屏机构的一个创新点.在设计中通过四杆机构的运动来实现开屏,解决了孔雀收屏时的尺寸限制,收屏与开屏速度一致,避开死点位等设计难点.