機械原理課程設計連桿機構B完美版

1、機械原理課程設計任務書題目：連桿機構設計B4姓名：戴新吉班級：機械設計制造及其自動化 2011級3班設計參數(shù)轉角關系的期望函數(shù)連架桿轉角范圍計算間隔設計計算編程確定：a,b,c,d 四桿 的長度，以及在一個 工作循環(huán)內每一計 算間隔的轉角偏差值i60°85°Oy=ln x（1 三 X 三 2）設計要求：1. 用解析法按計算間隔進行設計計算；2. 繪制3號圖紙1張，包括：(1) 機構運動簡圖；(2) 期望函數(shù)與機構實現(xiàn)函數(shù)在計算點處的對比表；(3) 根據(jù)對比表繪制期望函數(shù)與機構實現(xiàn)函數(shù)的位移對比圖；3. 設計說明書一份；4. 要求設計步驟清楚，計算準確。說明書規(guī)范。作圖要符合

2、國家標。按時獨立完成任務目錄第 1 節(jié) 平面四桿機構設計連桿機構設計的基本問題連桿機構設計的基本問題是根據(jù)給定的要求選定機構的型式，確定 各構件的尺寸，同時還要滿足結構條件(如要求存在曲柄、桿長比恰當 等)、動力條件(如適當?shù)膫鲃咏堑?和運動連續(xù)條件等。根據(jù)機械的用途和性能要求的不同， 對連桿機構設計的要求是多種 多樣的，但這些設計要求可歸納為以下三類問題：(1) 預定的連桿位置要求；(2) 滿足預定的運動規(guī)律要求；(3) 滿足預定的軌跡要求 ; 連桿設計的方法有：解析法、作圖法和實驗法。作圖法設計四桿機構 對于四桿機構來說，當其鉸鏈中心位置確定后，各桿的長度 也就確定了。用作圖法進行設計，就

3、是利用各鉸鏈之間相對運動 的幾何關系，通過作圖確定各鉸鏈的位置，從而定出各桿的長度。作圖法設計四桿機構的特點 圖解法的特點是直觀、簡單、快捷，對三個設計位置以下的設計 是十分方便的， 其設計精度也能滿足工作的要求， 并能為解析法精確 求解和優(yōu)化設計提供初始值。根據(jù)設計要求的不同分為四種情況 ：(1) 按連桿預定的位置設計四桿機構；(2) 按兩連架桿預定的對應角位移設計四桿機構；(3) 按預定的軌跡設計四桿機構；(4) 按給定的急回要求設計四桿機構。解析法設計四桿機構在用解析法設計四桿機構時， 首先需建立包含機構各尺度參數(shù)和 運動變量在內的解析式，然后根據(jù)已知的運動變量求機構的尺度參 數(shù)。解析法

4、設計四桿機構的特點 解析法的特點是可借助于計算器或計算機求解，計算精度高， 是英語對三個或三個以上位置設計的求解， 尤其是對機構進行優(yōu)化設 計和精度分析十分有利?，F(xiàn)有三種不同的設計要求，分別是：(1) 按連桿預定的連桿位置設計四桿機構(2) 按預定的運動軌跡設計四桿機構(3) 按預定的運動規(guī)律設計四桿機構1) 按預定的兩連架桿對應位置設計2) 按期望函數(shù)設計 本文詳細闡述了解析法設計絲桿機構中按期望函數(shù)設計的原 理、方法及過程。第 2 節(jié) 設計介紹按預定的兩連架桿對應位置設計原理如下圖所示：b 29 2i1ae 3i09 1i” a 0 d4圖2-1設要求從動件3與主動件1的轉角之間滿足一系列

5、的對應位置關系，即3i=f( 1i)i=1,2,，n，其函數(shù)的運動變量i為機構的轉角，由設計要求知 3為已知條件，僅2為未知。又因為機構按比例放大或縮小，不會改變各機構的相對角度關系，故設計變量應該為各構件的相對長度，如取d/a=1 , b/a=l c/a=m , d/a=n。故設計變量l、m n以及1、3的計量起始角0、0共五個如圖2-1所示建立坐標系Oxy，并把各桿矢量向坐標軸投影，可得為消去未知角cos( 1i 0) mcos(3i將式21兩端各自平方后相加，經整理可得0)(m n)cos( 3i 0 1i0) (m2 n2(2-1l)/(2n)令Po=m,Pi=-m/n,式2-2 中包

6、含5個待定參數(shù)p。、pp2、p2 = (m2 n2 1 l2) /(2n),則上式可簡化為：0、及0，故四桿機構最多可以按兩連架桿的 5個對應位置精度求解。當兩連架桿的對應位置數(shù)N 5時，一般不能求得精確解，此時可用最小二乘法等進行近似設計。 當要 求的兩連架桿對應位置數(shù)N 5時，可預選No 5 N個尺度參數(shù)，此時有無窮多解。按期望函數(shù)設計如上圖所示，設要求設計四桿機構兩連架桿轉角之間實現(xiàn)的函數(shù)關系y f(x)(成為期望函數(shù))，由于連架桿機構的待定參數(shù)較少，故一般不能準 確實現(xiàn)該期望函數(shù)。設實際實現(xiàn)的函數(shù)為月y f(x)(成為再現(xiàn)函數(shù))，再現(xiàn)函數(shù)與期望函數(shù)一般是不一致的。設計時應該使機構的再現(xiàn)

7、函數(shù)盡可能逼近所要求的期望函數(shù)。具體作法是：在給定的自變量x的變化區(qū)間X0到Xm內的某點上，使再現(xiàn)函數(shù)與期望函數(shù)的值相等。從幾何意義上y F(x)與y f(x) 兩函數(shù)曲線在某些點相交。這些點稱為插值結點。顯然在結點處有：故在插值結點上，再現(xiàn)函數(shù)的函數(shù)值為已知。這樣，就可以按上述方法來設計四桿機構。這種設計方法成為插值逼近法。在結點以外的其他位置，y F(x)與y f(x)是不相等的，其偏差為 偏差的大小與結點的數(shù)目及其分布情況有關，增加插值結點的數(shù)目，有 利于逼近精度的提高。但結點的數(shù)目最多可為5個。至于結點位置分布，根據(jù)函數(shù)逼近理論有11（2i in（2-3 ）2（Xm X。）2（Xm X

8、o）c°s 2m試中i 1,2,3, ,m,m為插值結點數(shù)。本節(jié)介紹了采用期望函數(shù)設計四桿機構的原理。在第 3節(jié)將 具體闡述連桿機構的設計。第3節(jié)連桿機構設計連桿機構設計設計參數(shù)表轉角關系的期望函數(shù)連架桿轉角范圍計算間隔設計計算手工編程確定：a,b,c,d 四桿 的長度，以及在一個 工作循環(huán)內每一計 算間隔的轉角偏差值i60°85°2°Oy=ln x（1 三 X 三 2）注：本次采用編程計算，計算間隔為° 變量和函數(shù)與轉角之間的比例尺根據(jù)已知條件y=ln x(1三xW 2)為鉸鏈四桿機構近似的實現(xiàn)期望函 數(shù)，設計步驟如下：(1)根據(jù)已知條件Xo

9、 1, Xm 2,可求得y0 0 , ym 0.693。(2)由主、從動件的轉角范圍m=60°、m=85°確定自變量和函數(shù)與轉角之間的比例尺分別為：U (Xm X0)/ m 1/60(3 1)確定結點值設取結點總數(shù)m=3由式2-3可得各結點處的有關各值如表(3-1)所示。表(3-1 ) 各結點處的有關各值1oo2oo3oo確定初始角°、0通常我們用試算的方法來確定初始角°、 °,而在本次連桿設計中將通過編程試算的方法來確定。具體思路如下：任取°、°，把°、°取值與上面所得到的三個結點處的i、 i的值代入P

10、134式8-17從而得到三個關于p°、p1、p2的方程組，求解方程組后得出 p°、p1、 p2，再令 p°=m, p1 =-m/n, p2 = (m2 n2 1)/(2n)。然后求得m,n,l的值。由此我們可以在機構確定的初始值條件下找到任意一位置的期望函數(shù)值與再現(xiàn)函數(shù)值的偏差值。當1時，則視為選取的初始、角度° °滿足機構的運動要求。具體程序如下：#in clude<>#in clude<>#defi ne PI#defi ne t PI/180void mai n()int i;0 0 0 0 12 2 20(1 m

11、 n l)/(2m)iii0000出版社,2006.；22 23 2arctan( A B C )/ B C0 ' ln( X。)y°/U0 0mm1機械原理M . 7 版.北京：高等教育float p0,p1,p2,a0,b0,m, n,l;A,B,C,r,s,f1,f2,g1,g2,g,j;float2孫恒，陳作模機械原理M . 6 版.北京:高等教育出版社,2001.附錄：n為序列號niii01234567891011121314151617181920212223242526282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120附錄 2：0 10111213141516170123456789313233343536373839402