第3章平面连杆机构的设计精选PPT.ppt
第3章平面连杆机构的设计第1页，本讲稿共28页 一、一、连杆机构设计的基本问题连杆机构设计的基本问题 机构选型机构选型根据给定的运动要求选择机根据给定的运动要求选择机 构的类型；构的类型；尺度综合尺度综合确定各构件的尺度参数确定各构件的尺度参数(长度长度 尺寸尺寸)。同时要满足其他辅助条件：同时要满足其他辅助条件：a)结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、运动副结构合理等）运动副结构合理等）;b)动力条件（如动力条件（如minmin）;c)运动连续性条件等。运动连续性条件等。第2页，本讲稿共28页作者：潘存云教授作者：潘存云教授ADCB飞机起落架飞机起落架BC三类设计要求：三类设计要求：1)满足预定的运动规律满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如，两连架杆转角对应，如:飞机起落架、函数机构。飞机起落架、函数机构。函数机构函数机构要求两连架杆的转角要求两连架杆的转角满足函数满足函数 y=logxxy=logxABCD第3页，本讲稿共28页作者：潘存云教授三类设计要求：三类设计要求：1)满足预定的运动规律满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如，两连架杆转角对应，如:飞机起落架飞机起落架、函数机构。函数机构。前者要求两连架杆转角对应，后者要求急回运动2)满足预定的连杆位置要求，如满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构。铸造翻箱机构。要求连杆在两个位置要求连杆在两个位置垂直地面且相差垂直地面且相差180 BCABDC第4页，本讲稿共28页给定的设计条件：给定的设计条件：1)几何条件几何条件（给定连架杆或连杆的位置）（给定连架杆或连杆的位置）2)运动条件运动条件（给定（给定K）3)动力条件动力条件（给定（给定minmin）设计方法：设计方法：图解法、解析法、实验法图解法、解析法、实验法第5页，本讲稿共28页二、二、用解析法设计四杆机构用解析法设计四杆机构思思路路：首首先先建建立立包包含含机机构构的的各各尺尺度度参参数数和和运运动动变变量量在在内内的的解解析析关关系系式式，然然后后根根据据已已知知的的运运动动变变量量求求解所需的机构尺度参数。解所需的机构尺度参数。第6页，本讲稿共28页作者：潘存云教授xyABCD1234给定连架杆对应位置：给定连架杆对应位置：构件构件3和和构件构件1满足以下位置关系：满足以下位置关系：abcd建立坐标系建立坐标系,设构件长度为：设构件长度为：a、b、c、d在在x,yx,y轴上投影可得：轴上投影可得：a+b=c+d机构尺寸比例放大时，不影响各构件相对转角机构尺寸比例放大时，不影响各构件相对转角.a coc1i i+bcos2i i=c cos3i i+d a sin1i i+b sin2i i=c sin3i i 3i if(1i i)i=1,2,3n设计此四杆机构设计此四杆机构(求各构件长度求各构件长度)。1i i3i i2i i 令：令：a/a=1 b/a=l c/a=m d/a=n第7页，本讲稿共28页 a coc1i i+bcos2i i=c cos3i i+d a sin1i i+b sin2i i=c sin3i i 令：令：a/a=1 b/a=l c/a=m d/a=n代入移项得：代入移项得：lcos2 i=n+mcos(3i+0)cos(1i+0)lsin2 i=msin(3i+0)sin(1i+0)第8页，本讲稿共28页P1P2令令:P0消去消去2i2i整理得：整理得：coscos(1i1i+0 0)m cos(3i+0)-(m/n)cos(3i+0-1i-0)+(m2+n2+1-l2)/(2n)代入移项得：代入移项得：lcos2 i=n+mcos(3i+0)cos(1i+0)lsin2 i=msin(3i+0)sin(1i+0)则上式简化为：则上式简化为：coccoc(1i1i+0 0)P0cos(3i+0)P1 cos(3i+0-1i-0)+P2式式中中包包含含有有p0，p1，p2，0，0五五个个待待定定参参数数,故故四四杆杆机机构构最最多可按两连架杆的五组对应未知精确求解。多可按两连架杆的五组对应未知精确求解。当当i5i5时，一般不能求得精确解，只能用最小二乘法近似求解。时，一般不能求得精确解，只能用最小二乘法近似求解。当当i5i=a=(A A C1A A C2)/2 A A C1=a+b第19页，本讲稿共28页作者：潘存云教授E222ae(2)曲柄滑块机构曲柄滑块机构H已已知知K K，滑滑块块行行程程H H，偏偏距距e e，设计此机构，设计此机构 。计算计算:180(K-1)/(K+1);180(K-1)/(K+1);作作C1 C2 H H作射线作射线C1O O 使使C2C1O=90,以以O O为圆心，为圆心，C1O O为半径作圆。为半径作圆。以以A A为圆心，为圆心，A A C1为半径作弧交于为半径作弧交于E,E,得：得：作射线作射线C2O O使使C1C2 O=90。作偏距线作偏距线e e，交圆弧于，交圆弧于A A，即为所求。，即为所求。C1C290-90-o90-90-Al1=EC2/2l2=A=A C2EC2/2第20页，本讲稿共28页作者：潘存云教授作者：潘存云教授ADmn=D(3)导杆机构导杆机构分析：分析：由于由于与与导杆摆角导杆摆角相等，设计此相等，设计此 机构时，仅需要确定曲柄机构时，仅需要确定曲柄 a。计算计算180(K-1)/(K+1);180(K-1)/(K+1);任选任选D D作作mDnmDn，取取A A点，使得点，使得AD=d,AD=d,则则:a=dsin(a=dsin(/2)/2)=Ad作角分线作角分线;已知：已知：机架长度机架长度d，K，设计此机构。设计此机构。第21页，本讲稿共28页四、实验法设计四杆机构四、实验法设计四杆机构1）按两连架杆多组对应位置设计四杆机构）按两连架杆多组对应位置设计四杆机构2）按预定的运动轨迹设计四杆机构）按预定的运动轨迹设计四杆机构第22页，本讲稿共28页作者：潘存云教授D当给定连架杆位置超过三对时，一般不可能有精确解。只能用优化或试凑的方法获得近似解。1)首首先先在在一一张张纸纸上上取取固固定定轴轴A的的位位置置，作作原原动件角位移动件角位移i i2)任意取原动件长度任意取原动件长度AB3)任意取连杆长度任意取连杆长度BC，作一系列圆弧，作一系列圆弧;4)在透明纸上取固定轴在透明纸上取固定轴D，作角位移，作角位移iDk15)取一系列从动件取一系列从动件 长度作同心圆弧。长度作同心圆弧。6)两图叠加，移动透明两图叠加，移动透明 纸，使纸，使ki落在同一圆落在同一圆 弧上。弧上。iiAC1B11）按两连架杆多组对应位置设计四杆机构）按两连架杆多组对应位置设计四杆机构位置位置 i i 位置位置 i i 12 15 10.8 45 15 15.8 23 15 12.5 56 15 17.5 34 15 14.2 67 15 19.2 第23页，本讲稿共28页作者：潘存云教授ABCDNEM连杆作平面运动连杆作平面运动,其上各点的轨迹均不相同其上各点的轨迹均不相同。B,C点的轨迹为圆弧点的轨迹为圆弧;其其余余各各点点的的轨轨迹迹为为一一条条 封闭曲线封闭曲线。设设计计目目标标:就就是是要要确确定定一一组组杆杆长长参参数数,使使连连杆杆上上某某点点的的轨轨迹迹满足设计要求满足设计要求。2）按预定的运动轨迹设计四杆机构）按预定的运动轨迹设计四杆机构第24页，本讲稿共28页作者：潘存云教授连杆曲线生成器ABCD第25页，本讲稿共28页作者：潘存云教授连杆曲线图谱连杆曲线图谱第26页，本讲稿共28页作者：潘存云教授作者：潘存云教授2）按预定的运动轨迹设计四杆机构）按预定的运动轨迹设计四杆机构ABCDE14325 输输 送送 机机构构搅拌机构搅拌机构CBADE6步进式步进式第27页，本讲稿共28页本章重点：本章重点：1.四杆机构的基本形式、演化及应用；四杆机构的基本形式、演化及应用；2.曲曲柄柄存存在在条条件件、传传动动角角、压压力力角角、死死点点、急急回回特特性性：极极位位夹夹角角和和行行程程速速比比系系数数等等物物理理含含义义，并并熟熟练练掌掌握握其其确确定定方方法；法；3.掌掌握握按按连连杆杆二二组组位位置置、三三组组位位置置、连连架架杆杆三三组组对对应应位位置置、行程速比系数设计四杆机构的原理与方法。行程速比系数设计四杆机构的原理与方法。第28页，本讲稿共28页
