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昨天看到一个机构，如图1所示，1个四杆机构外加1个滑动副（也可看成点在线上副）和1个点在线上副，即可实现耦合连杆上某点的直线轨迹，该机构准确的名称是行程放大机构，从图1可以看出，绿色轨迹直线和红色轨迹直线成恒定比例。
图1 行程放大机构（动图素材来源于西瓜视频，视频名称为精确直线指针机构原理）
那么问题来了，连杆间要保持怎样的比例关系，才能实现图1所示的行程放大关系？仔细观察图1，我们还能发现很重要的一点：机构中有三个点共线，即左侧绿色轨迹追踪点，中间红色轨迹追踪点和右侧的固定回转点，这三个点在运动过程中始终三点共线，所共的线绕右侧的固定回转点旋转。
按我们发现的三点共线关系，在草图中绘制图2所示的草图，在耦合连杆（尺寸为120的线段）上有4个标记点，用于追踪连杆上这4点的运动轨迹。
图2 绘制行程放大机构草图模型
将图2中蓝色线条部分和3点共线的参考线选为连杆（5个连杆），四杆机构上有3个连杆，直径为8的圆单独为1个连杆，创建5个旋转副（最右侧的为固定旋转副），1个滑动副（直径为8的圆创建的固定滑动副），2个点在线上副（耦合连杆左端点和直径为8的圆心在共线参考线上）。
驱动滑动副，驱动类型选为谐波，幅值40，频率360，相位角0，位移-20，创建解算方案，时间1s，步数72，求解后，创建2个测量，可得到图3所示的运动仿真动图。
图3 行程放大机构运动仿真动图
从图3可以看出，耦合连杆的末端运动轨迹为直线，其位移和滑动副的位移成正比，比例为1:4，耦合连杆上其他点的运动轨迹为不规则样条曲线。
如果将耦合连杆上的某点，用点在线上副约束在其追踪曲线上，取消图3中的共线参考线连杆，即可呈现出图1所示的演示效果。
总结：设计一个行程放大机构的要点就是，保证上述三点共线。
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发表于 2020-11-9 09:14:40
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