齿轮五杆机构作为一种组合机构,在机械设计中应用十分广泛。掌握该机构连杆曲线所具有的性质及影响因素是对机构进行设计应用的前提。基于SolidWorks平台,利用其参数化造型的特点,建立齿轮五杆机构的动态仿真系统,对机构各杆件的长度、初始相位角、齿轮的齿数比等参数对连杆曲线的影响进行了研究。结果表明,齿数比和初始相位角是改变连杆曲线形状的两个重要参数。与传统的图解法和解析法相比,该方法简单高效,通用性和可视性极佳。

针对连杆曲线形态特征随机构尺度变化的复杂性,借助平面运动几何学、拓扑学相关理论,提出了基于连杆曲线奇点的形态学分析方法.利用现代几何学曲线曲率理论,构建了尖点、二重点和自切点的数学方程,依据平面四杆机构运动的几何约束关系,解算奇点存在的约束方程,分析了尖点、二重点和自切点的渐变特性,实现了对连杆曲线奇点间相对拓扑关系和位置信息的数学描述,获得了连杆曲线的奇点拓扑环.该方法不仅加深了对连杆曲线尺度变化规律的理解和认识,并且可为对连杆曲线突变和渐变宏观规律的快速判断与掌握提供理论依据.