任意空间四连杆机构运动精度及其可靠性分析_顾井峰

317现有的先进计算机科学技术已普遍应用于煤矿设备的设计、制造、监测中，例如可视化编程技术、数据库技术在液压支架连杆结构参数的设计上已得到了较好的运用。

由于井下作业工况复杂多变，液压支架作为采煤作业时的主要受载设备，其结构参数是否合理决定着采煤作业的效率和安全，因此文章基于 C++ 可视化编程语言，对液压支架的四连杆机构参数进行了运动学仿真和设计，获取连杆机构的运动规律，并得到了参数设计结果。

该方法具有的优点是：程序编写和测试完成后，再进行同类型的连杆设计时，只需修改相应的约束参数即可获得设计结果，计算成本小且计算速度快，也对其他煤矿设备的结构参数设计具备一定的借鉴意义。

1 液压支架四连杆机构的运动学简析目前通常采用两个参数为前提来进行运动学分析：以液压支架的工作高度为基础、以后连杆与水平方向夹角大小的改变量为基础。

根据现有研究的结果表明，液压支架的工作高度对整个结构系统影响尤为重大，一般来说液压支架的工作高度发生改变后，四连杆机构的运动学参数会产生较大幅度的变化，同时各连杆的受力状态也会发生大幅改变。

因此，要对液压支架进行运动学分析。

2 四连杆机构运动仿真模型的建立图 1 所示为四连杆机构的运动仿真几何模型。

图1 四连杆机构运动仿真几何模型图1中：a 为后连杆长；b 为前连杆、后连杆分别与掩护梁 E’ 点的距离差；c 为前连杆长；d 为两连杆间在竖直方向上的距离；e 为两连杆间在水平方向上的距离；e1 为后连杆、掩护梁在水平方向上的距离；f 为前连杆与顶梁的距离；t 为掩护梁长。

运动仿真模型的建立主要分为三部分，分别是：设计变量的确定；目标函数的建立；约束条件的设定。

1）设计变量的确定。

如图 1所示，四连杆机构的运动仿真包含 8 个结构几何参量：a、b、c、d、e、f、g、e1，其中 t 为 b 与 f 之和，将其作为次计算的优化变量，则有 X=[a b c d e f]=[X1 X2 X3 X4 X5 X6]。

四连杆机构原理
四连杆机构是一种常见的机械结构，由四个连杆组成，其中两个为主动连杆，两个为从动连杆。

四连杆机构的原理和应用十分广泛，下面将对其原理进行详细介绍。

首先，四连杆机构的结构特点是由四个连杆组成的闭合链条，其中两个连杆被固定，另外两个连杆能够相对运动。

这种结构使得四连杆机构具有较为灵活的运动特性，可以用于各种机械装置中。

其次，四连杆机构的运动原理是通过主动连杆的运动来驱动从动连杆的运动。

主动连杆通过外部力或驱动装置进行运动，从而带动从动连杆做相应的运动。

这种结构使得四连杆机构能够实现复杂的运动轨迹和运动规律，可以用于各种需要复杂运动的机械装置中。

四连杆机构的运动规律可以通过运动分析和动力学分析来进行研究。

通过对各个连杆的长度、角度和速度等参数进行分析，可以得到四连杆机构的运动规律和特性。

这对于设计和优化四连杆机构具有重要意义，可以使得机构的运动更加稳定和高效。

在实际应用中，四连杆机构被广泛应用于各种机械装置中，如发动机、机械手臂、输送装置等。

其灵活的运动特性和复杂的运动规律使得四连杆机构能够满足各种复杂的工程需求，成为机械设计中常用的重要元件之一。

总之，四连杆机构是一种常见的机械结构，具有灵活的运动特性和复杂的运动规律。

通过对其结构和运动原理的深入研究，可以更好地应用于各种机械装置中，为工程设计和制造提供重要的支持和帮助。

四连杆机构运动分析
1、组装零件：
---放置第一个零件常采用缺省；
---连接零件可采用销钉连接方式（机构能运动）；
2、进入机构运动环境
---应用程序|机构---
---编辑|重新连接--- /检查装配情况
---运行（连接组件）---是（确认）---
3、观察机构中的体
---视图|加亮主体--- /绿色表示为地体
4、拖动模型
---单击‘拖动’按钮---
---任选四连杆上一点，拖动鼠标进行拖动---
---单击中建，结束拖动---
5、建立伺服电机
---选择‘伺服电动机’按钮---
---定义电机名称，运动轴--- /若装配正确，运动处都会出现
运动轴
---定义电机速度、加速度--- /可单击图像查看
6、仿真运动过程
---单击‘机构分析’按钮---
---选择‘运动学’分析类型，单击‘运行’观察运动情况---
7、回放并保存结果
单击‘回放’按钮可以进行回放；
8、产生分析测量结果
---分析|测量，打开‘测量结果’---
---单击‘新建’按钮（在测量栏中），打开‘测量定义’--- ---选择测量点，测量分量，坐标系---确定---
/测量点可以是零件端点，基准点，几何点
---单击画图，可以绘制结果图形---
9、产生轨迹曲线
---插入|轨迹曲线---
---选择点---确定---
/零件顶点，几何点可以产生轨迹，基准点不能产生轨迹，可以在模型树种中右键零件‘打开’|草绘，绘制几何点；。

基于matlab和ADMAS的四杆机构运动仿真摘要：铰链四杆机构是机械设备中最基本的机构类型之一，文中以它为研究对象建立数学模型，应用MATLAB编程与ADMAS建模分别对四杆机构进行仿真分析，获得各点的运动曲线，进行对比，两种方法各有所长，分析结果显示直观。

1 引言平面四杆机构是连杆机构中最常见的机构组成，由于其结构简单，可承受载荷大，连杆曲线具有多样性等优点，它在工程中得到广泛的运用，设计四杆机构的方法有很多，比如解析法、作图法、实验法，但这些方法都存在一定的缺点，图解法精度差，解析法的计算工作量大,不直观使其在工程运用中受到约束，如果设计平面四杆机构时能显示其运动轨迹从而将图示结果与设计要求进行对比，可以使设计显得更加直观，提高工作效率。

本文以MATLAB、ADMAS为平台，开发了一个平面四杆机构运动轨迹仿真系统，模拟四杆机构的运动仿真，并获得各点的运动轨迹坐标，使设计显得直观，更好的帮助了工程技术人员在机构分析与设计过程中进行优化，提高了工作效率，降低产品开发成本2 建立机构运动的数学模型设原动件OA以n转/min的速度匀速转动，求各杆的运动轨迹。

将平面四杆机构看成1个封闭的四边形,连接OB、AC相交于E点，令t2=∠AOC、t4=∠BCD、t3=∠BAF、a=∠ACO、b=∠ACB、e=AC，AD、DC、CO的杆长分别为r1、r2、r3、r4，如图1所示。

图1 四杆机构数学建模由原动件OA以n转/min的速度匀速转动可得OA的角速度为：①w=2**n/60则∠AOC在任意时刻的角度为：22t = t deg*/180π ②其中2t deg 为任意时刻的∠AOC 的弧度，是已知常量。

在三角形AOC 中根据余弦定理得e = ③在三角形ADC 中根据余弦定理得cos()g = ④在三角形AOC 中根据正弦定理得2sin()sin()*2/a t r e = ⑤在三角形ADC 中根据正弦定理得sin()sin()*3/b g r e = ⑥联立①-⑥式即可解得a 、b 、g 、t2则4t = 180*d2r - a - b34t = t -g由此可得任意时刻a 点的运动轨迹坐标为（ax ，ay ），其中：x 22a =r *cos(t ) y 22a =r *sin(t )任意时刻b 点的运动轨迹坐标为（bx ，by ），其中：x 441b =r *cos(t )+r y 44b =r *sin(t )3．matlab 程序设计平面四杆机构运动轨迹仿真程序设计当数学模型完成后，紧接着我们在M 文件中来编写程序实现平面四杆机构的运动轨迹仿真（当然也可直接在notebook 里进行编写与仿真）。

液压支架四连杆机构的运动分析和优化设计刘刚（河北天择重型机械有限公司，河北邯郸 056200）摘要：利用SolidWorks实现了液压支架二维模型的建立，分析了四连杆机构的运动规律，得到了顶梁前端准确的运动轨迹，并且对四连杆机构进行了优化设计，为液压支架的设计制作提供了方法和经验。

关键词：液压支架；四连杆机构；优化设计kinematics analysis and optimization design of HydraulicSupport’four-bar linkageLIU Gang（Hebei Tianze Heavy Machinery Co.，Ltd.，Handan 056200，China）Abstract：Drew planar models of hydraulic support based on SolidWorks, analyzed kinematics regulation of the four-bar linkage, get accurate kinematics track of canopy,and optimized four-bar linkage，provided the method and experiences for design and manufacture of hydraulic support.Key words: hydraulic support；four-bar linkage；optimization design0 引言液压支架不仅可以维护顶板和工作空间，而且能够推动工作面移动，是煤矿综采工作面的核心设备。

现在普遍采用四连杆机构作为顶梁的稳定机构，经过长期的实践使用，取得了巨大的经济效益，彻底解决了支撑式液压支架稳定性差的问题。

四连杆机构是液压支架最重要的连接部件，它控制顶梁沿近似双纽线的轨迹运动，大大缩小梁端距的变化量，提高了顶板管理性能。

契贝谢夫四连杆机构的优化设计与应用肖晓萍;李自胜【摘要】优化了契贝谢夫平面四杆机构.首先,利用解析法,建立了契贝谢夫平面四杆机构的数学模型,通过对机构理想的运动曲线的分析,确定了约束方程和目标函数.其次,使用Adams软件中参数化设计与分析方法优化了杆件的长度,得到了较好的运动轨迹.最后,将此机构应用到一自由度轮腿式行走机器人的设计,其仿真实验表明,此机器人在行走的过程具有较好的稳定性.该机构能够为研究低功耗、低成本、易控制的腿式行走机器人提供设计依据,方法实用可行.%Chebyshev four-bar linkage has been optimizedFirstly,based on analytical method,a mathematical model of Chebyshev four-bar linkage has been established and through analyzing the ideal mo-tion curve of themechanism,constraint functions and objective function have been determinedSecondly, better motion trajectory is obtained by applying the parametric design and analyzing method in A dmas soft-ware to optimize the length of the linkages. Finally, this mechanism is utilized to design one-degree wheel-leg walking robot.The simulation results show that the robot designed with the approach proposed in it obtains better stability and accuracy in the course of walking,which provides reference for studying and designing leg robot with low-power,low-cost and easy-control.The method is proven to be feasible and practical.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2011(000)009【总页数】3页(P63-65)【关键词】契贝谢夫四杆机构;优化设计;腿式机器人;Adams【作者】肖晓萍;李自胜【作者单位】西南科技大学工程技术中心,绵阳621010;西南科技大学制造科学与工程学院,绵阳621010【正文语种】中文【中图分类】TH122;TH112.11 引言Chebyshev（契贝谢夫）机构是一类特殊的四杆机构。

栏杆机四杆机构运动学分析1 四杆机构运动学分析1.1 机构运动分析的任务、目的和方法曲柄摇杆机构是平面连杆机构中最基本的由转动副组成的四杆机构，它可以用来实现转动和摆动之间运动形式的转换或传递动力。

对四杆机构进行运动分析的意义是：在机构尺寸参数已知的情况下，假定主动件（曲柄）做匀速转动，撇开力的作用，仅从运动几何关系上分析从动件（连杆、摇杆）的角位移、角速度、角加速度等运动参数的变化情况。

还可以根据机构闭环矢量方程计算从动件的位移偏差。

上述这些内容，无论是设计新的机械，还是为了了解现有机械的运动性能，都是十分必要的，而且它还是研究机械运动性能和动力性能提供必要的依据。

机构运动分析的方法很多，主要有图解法和解析法。

当需要简捷直观地了解机构的某个或某几个位置的运动特性时，采用图解法比较方便，而且精度也能满足实际问题的要求。

而当需要精确地知道或要了解机构在整个运动循环过程中的运动特性时，采用解析法并借助计算机，不仅可获得很高的计算精度及一系列位置的分析结果，并能绘制机构相应的运动线图，同时还可以把机构分析和机构综合问题联系起来，以便于机构的优化设计。

1.2 机构的工作原理在平面四杆机构中，其具有曲柄的条件为：a.各杆的长度应满足杆长条件，即：最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和。

b.组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆，且其最短杆为连架杆或机架（当最短杆为连架杆时，四杆机构为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，则为双曲柄机构）。

三台设备测绘数据分别如下：第一组(2代一套)四杆机构L1=125.36mm，L2=73.4mm，L3=103.4mm，L4=103.52mm最短杆长度+最长杆长度(125.36+73.4) <其余两杆长度之和(103.4+103.52)最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构图1-1 II-1型栏杆机机构测绘及其运动位置图第二组(2代二套)四杆机构L1=125.36mm，L2=50.1mm，L3=109.8mm，L4=72.85mm最短杆长度+最长杆长度(125.36+50.1) <其余两杆长度之和(109.8+72.85)最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构图1-2 II-2型栏杆机机构测绘及其运动位置图第三组(3代)四杆机构L1=163.2mm，L2=64.25mm，L3=150mm，L4=90.1mm最短杆长度+最长杆长度(163.2+64.25) <其余两杆长度之和(150+90.1)最短杆为连架杆，四杆机构为曲柄摇杆机构图1-3 III型栏杆机机构测绘及其运动位置图在如下图1所示的曲柄摇杆机构中，构件AB为曲柄，则B点应能通过曲柄与连杆两次共线的位置。

基于 ProE 的空间四连杆仿鸟扑翼机构的受力分析方法梁俊杰;黄文恺;伍冯洁;朱静【摘要】According to the strict requirements of air drag and the strength of mechanical parts of the design of bird -like flapping-wing mechanism , we propose a method for Force Analysis of spatial four bar linkage flapping-wing mechanism based on ProE.Firstly, make a necessary simplification for the bird-like flapping-wing mechanism and the bird-like.Next, analyze the move-ment of the mechanism and the moment of resistance caused by air drag , and find out the moment function of follower motion speed . Finally, set parameter values in ProE to realize the force analysis , and then obtain the data which can be helpful to checking the strength of mechanical parts .The results show that this method for force analysis of spatial four bar linkage bird-like flapping-wing mechanism can simplify the design process and improve the design efficiency .%针对仿鸟扑翼机构设计中对空气阻力以及机构零件强度的严格要求，提出了一种基于ProE的对空间四连杆扑翼机构的受力分析方法。