基于平面连杆机构的主动平衡器

提出一种结构独立的主动平衡器的设计构想,旨在不改变待平衡机构原有结构和运动规律的情况下,通过引入控制系统来实现机构的柔性平衡.该平衡器由两自由度机构和控制电机组成,两自由度机构的一个输入轴兼做输出轴,与待平衡机构的输入轴或输出轴相联并与其以相同的速度转动,另一个输入轴由控制电机驱动.这种特殊的结构使主动平衡器成为具有一个外伸轴的智能平衡箱,既可以方便地安装在待平衡机构上,又可以通过结构参数和控制参数的调整来满足其不同的平衡要求.对主动平衡器进行概念设计,确定了基于平面连杆机构的4种可行研究方案,并以其中的1种为例,介绍了主动平衡器的设计方法.最后,以曲柄摇杆机构为待平衡机构给出了算例,对不同平衡目标下主动平衡器各种研究方案和附加杆组法的平衡效果进行了比较.结果表明：由于控制系统的引入使主动平衡器具有更大的柔性,故对不同平衡目标,均可通过其执行机构结构参数和控制输入运动规律的优化设计获得较好的平衡效果,并可通过控制输入的再设计有效地补偿因工况改变而造成的机构动力性能的变化.