汽车机器人玩具结构的创新设计_毕业设计(编辑修改稿)

汽车机器人玩具结构的创新设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

变形过程各构件的位置及状态。 表22：从车形变为人形过程各状态简图状态机构简图変胞前変胞时変胞后由上一小节可以知道，实现汽车人变形的机构是由两个曲柄滑块机构通过变胞后合为一个六杆机构，该六杆机构由机架、原动件和两个二级组构成，两个二级组分别为RRP杆组和RRR杆组，下面把该六杆机构拆分进行分析，如表23.表23 六杆机构分解图六杆机构机架和原动 件RRP杆组RRR杆组由表23可知，该机构中共有5个活动构件，7个转动副，所以 （式21）因此，该机构的自由度为1。 下面，分别对单杆运动、RRP杆组、RRR杆组建立运动分析的数学模型[6]。 如图25所示，AB杆为平面机构中的构件，其回转副的位置（，）、速度（，）以及构件AB的长度及其角位置（自X轴正向逆时针为正，反之为负）、角速度、角加速度均为已知。 可求得构件上B点位置（，），速度（，）和加速度（、）。 图25 单杆运动分析简图B点的位置的矢量为： （式22）将它投影到X轴和Y轴得 （式23） （式24） RRP杆组运动分析的数学模型RRR杆组由两个构件和三个回转副组成，如图26。 图26 RRP杆组运动分析简图在实际情况下，RRP杆组的已知条件为：AB杆长L1，BC杆的杆长L2，外回转副A点的位置（，）、运动参数（，；，；，，）。 滑块C导路与水平面的方向角以及计算滑块位移S的参考点D的位置（，）。 有时滑块导路可能是运动的，这时还应给出参考点D点和导路的运动参数（，；，；，）。 可以求得的参数是：内运动副C的位置（，），滑块D的位置（，）和运动参数（，；，，；，），另外还有E点的位置（，；，）和运动参数（，；；，）。 根据这些已知条件，建立如下的数学模型，对杆组各点进行位置分析。 内运动副C的矢量方程为： （式25）附加杆AE上E点的矢量方程为： （式26）其在x、y轴上投影的位移方程为： （式27） （式28） （式29） （式210）式2XX和（）中仅有和是未知数，先消去得 （式211）即： （式212）式中 （式213）可得内运动副C的位置，滑块的位移S为： （式214）滑块上D点的坐标： （式215） （式216）应用上述公式的注意事项：1） 点D为计算滑块位移所选取的参考点，该点应选在滑块的导路上，记录滑块行程起点不宜太远；2） 为保证机构能够存在，应满足装配条件：；3） 导路方向角为滑块位移S值增大的方向与X轴正向之间的夹角；4） 可为“”或“”，当按上述方法确定角时，运动副A、B、C按顺时针排列（运动副B与原动件相联）则取为“”，若A、B、C按逆时针排列时，则取为“”；图中实线位置为“”，虚线位置为“”。 RRR杆组运动分析的数学模型RRR杆组由两个构件和三个回转副组成，如图27。 图27 RRR杆组运动分析简图在实际情况下，一般的已知条件为：AB杆长lab，BC杆的杆长lbc，外运动副A点和C点的位置以及运动参数（，；，；，；，；，），另外可能还有附加杆AD和CE的杆长lad和lce，以及它们与AB、CE杆之间的夹角等、。 可以求得的参数是：内运动副B的位置（，），运动参数（，；，）以及两杆的角位置（，）和角运动参数（，；，），另外还有D点和E点的位置（，；，）和运动参数（，；，；，；，）。 下面只对位置进行具体分析。 内运动副B的矢量方程为： （式217）附加杆AD上D点的矢量方程为： （式218）附加杆CE上E点的矢量方程为： （式219）由28在X，Y轴上的投影方程可得内回转副B点的位移方程： （式220） （式221）同样由29和210在X，Y轴上的投影方程可得附加杆上D点和E点的位移方程： （式222） （式223） （式224） （式225）或由式211和式212写成： （式226） （式227）简化为 （式228）式中，。 为保证机构的装配，必须同时满足和。 为了正确的确定的解应考虑到如图3所示的实线和虚线两种情况，即当机构尺寸相同时可能有实线所示的机构，也可能有虚线所示的机构。 若机构的初始位置如图3中所示实线情况，则在机构运动过程中，不会转移到虚线所示的情况。 即在机构运动过程中，运动副A、B、C的排列模式不会改变。 计算表明：当运动副B与原动件相联时，若点A、B、C三运动副按顺时针排列(如图中实线所示) 应按下式中的“十”号计算；若点A、B、C三运动副按逆时针排列(如图中虚线所示) 应按下式中的“一”号计算。 这样就可利用初始模式参数M写为如下形式： （式229） 当点A、B、C为顺时针排列时，取M=+1； 当点A、B、C为逆时针排列时，取M＝一1。 为了求出构件的角位移可先求出C点的坐标值： （式230） （式231） （式232）为了求得六杆机构各点位置，以O点为原点建立坐标系，如图28为六杆机构数学模型简图。 图28六杆机构数学模型在人形变为车形时，根据正常人行走时小腿的摆动角度，设定曲柄1即OA杆与机架夹角为60度时，滑杆BC开始接触滑杆CD，因此，变胞机构在初始状态时OA杆的初始角度。 为避免机构出现止点位置，设定此时曲柄6即FG杆与机架夹角为10度，因此FG杆初始角度ang2=10。 位置分析：先定义各杆长度为：，，，机架长度；杆初始角度为，角速度为，FG杆初始角度为；各点坐标为、、。 设机架G点为原点，建立坐标系，由以上条件可知： 计算点坐标： （式233） （式234）计算B点坐标：因为ABC构成RRP杆组，前面已经分析过RRP杆组的运动分析，所以调用RRP杆组的子程序来求B点坐标： ，， （式235） （式236）求C、D两点坐标时，由于此时滑杆BC顶住滑杆DE，CD两点重合，因此C、D两点坐标相同，其求解较容易： （式237） （式238） （式239） （式240）E点坐标与D点坐标之间的关系直接由滑杆DE 长度决定，由此可得： （式241） （式242）求F点坐标时，因为ABC构成RRR杆组，前面已经分析过RRR杆组的运动分析模型，所以调用RRR杆组的子程序来求F点坐标： ，，， （式243）。