機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)B完美版

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)B4姓名：戴新吉班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 2011級(jí)3班設(shè)計(jì)參數(shù)轉(zhuǎn)角關(guān)系的期望函數(shù)連架桿轉(zhuǎn)角范圍計(jì)算間隔設(shè)計(jì)計(jì)算編程確定：a,b,c,d 四桿 的長(zhǎng)度，以及在一個(gè) 工作循環(huán)內(nèi)每一計(jì) 算間隔的轉(zhuǎn)角偏差值i60°85°Oy=ln x（1 三 X 三 2）設(shè)計(jì)要求：1. 用解析法按計(jì)算間隔進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；2. 繪制3號(hào)圖紙1張，包括：(1) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；(2) 期望函數(shù)與機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)函數(shù)在計(jì)算點(diǎn)處的對(duì)比表；(3) 根據(jù)對(duì)比表繪制期望函數(shù)與機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)函數(shù)的位移對(duì)比圖；3. 設(shè)計(jì)說明書一份；4. 要求設(shè)計(jì)步驟清楚，計(jì)算準(zhǔn)確。說明書規(guī)范。作圖要符合

2、國(guó)家標(biāo)。按時(shí)獨(dú)立完成任務(wù)目錄第 1 節(jié) 平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題是根據(jù)給定的要求選定機(jī)構(gòu)的型式，確定 各構(gòu)件的尺寸，同時(shí)還要滿足結(jié)構(gòu)條件(如要求存在曲柄、桿長(zhǎng)比恰當(dāng) 等)、動(dòng)力條件(如適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)角等)和運(yùn)動(dòng)連續(xù)條件等。根據(jù)機(jī)械的用途和性能要求的不同， 對(duì)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求是多種 多樣的，但這些設(shè)計(jì)要求可歸納為以下三類問題：(1) 預(yù)定的連桿位置要求；(2) 滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求；(3) 滿足預(yù)定的軌跡要求 ; 連桿設(shè)計(jì)的方法有：解析法、作圖法和實(shí)驗(yàn)法。作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 對(duì)于四桿機(jī)構(gòu)來說，當(dāng)其鉸鏈中心位置確定后，各桿的長(zhǎng)度 也就確定了。用作圖法進(jìn)行設(shè)計(jì)，就

3、是利用各鉸鏈之間相對(duì)運(yùn)動(dòng) 的幾何關(guān)系，通過作圖確定各鉸鏈的位置，從而定出各桿的長(zhǎng)度。作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 圖解法的特點(diǎn)是直觀、簡(jiǎn)單、快捷，對(duì)三個(gè)設(shè)計(jì)位置以下的設(shè)計(jì) 是十分方便的， 其設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)提供初始值。根據(jù)設(shè)計(jì)要求的不同分為四種情況 ：(1) 按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)；(2) 按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)角位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)；(3) 按預(yù)定的軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)；(4) 按給定的急回要求設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)在用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)時(shí)， 首先需建立包含機(jī)構(gòu)各尺度參數(shù)和 運(yùn)動(dòng)變量在內(nèi)的解析式，然后根據(jù)已知的運(yùn)動(dòng)變量求機(jī)構(gòu)的尺度參 數(shù)。解析法

4、設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 解析法的特點(diǎn)是可借助于計(jì)算器或計(jì)算機(jī)求解，計(jì)算精度高， 是英語對(duì)三個(gè)或三個(gè)以上位置設(shè)計(jì)的求解， 尤其是對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè) 計(jì)和精度分析十分有利?，F(xiàn)有三種不同的設(shè)計(jì)要求，分別是：(1) 按連桿預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)(2) 按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)(3) 按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1) 按預(yù)定的兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)2) 按期望函數(shù)設(shè)計(jì) 本文詳細(xì)闡述了解析法設(shè)計(jì)絲桿機(jī)構(gòu)中按期望函數(shù)設(shè)計(jì)的原 理、方法及過程。第 2 節(jié) 設(shè)計(jì)介紹按預(yù)定的兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)原理如下圖所示：b 29 2i1ae 3i09 1i” a 0 d4圖2-1設(shè)要求從動(dòng)件3與主動(dòng)件1的轉(zhuǎn)角之間滿足一系列

5、的對(duì)應(yīng)位置關(guān)系，即3i=f( 1i)i=1,2,，n，其函數(shù)的運(yùn)動(dòng)變量i為機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角，由設(shè)計(jì)要求知 3為已知條件，僅2為未知。又因?yàn)闄C(jī)構(gòu)按比例放大或縮小，不會(huì)改變各機(jī)構(gòu)的相對(duì)角度關(guān)系，故設(shè)計(jì)變量應(yīng)該為各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度，如取d/a=1 , b/a=l c/a=m , d/a=n。故設(shè)計(jì)變量l、m n以及1、3的計(jì)量起始角0、0共五個(gè)如圖2-1所示建立坐標(biāo)系Oxy，并把各桿矢量向坐標(biāo)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(jīng)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(gè)待定參數(shù)p。、pp2、p2 = (m2 n2 1 l2) /(2n),則上式可簡(jiǎn)化為：0、及0，故四桿機(jī)構(gòu)最多可以按兩連架桿的 5個(gè)對(duì)應(yīng)位置精度求解。當(dāng)兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置數(shù)N 5時(shí)，一般不能求得精確解，此時(shí)可用最小二乘法等進(jìn)行近似設(shè)計(jì)。 當(dāng)要 求的兩連架桿對(duì)應(yīng)位置數(shù)N 5時(shí)，可預(yù)選No 5 N個(gè)尺度參數(shù)，此時(shí)有無窮多解。按期望函數(shù)設(shè)計(jì)如上圖所示，設(shè)要求設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)兩連架桿轉(zhuǎn)角之間實(shí)現(xiàn)的函數(shù)關(guān)系y f(x)(成為期望函數(shù))，由于連架桿機(jī)構(gòu)的待定參數(shù)較少，故一般不能準(zhǔn) 確實(shí)現(xiàn)該期望函數(shù)。設(shè)實(shí)際實(shí)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該使機(jī)構(gòu)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(nèi)的某點(diǎn)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(diǎn)相交。這些點(diǎn)稱為插值結(jié)點(diǎn)。顯然在結(jié)點(diǎn)處有：故在插值結(jié)點(diǎn)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(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)方法成為插值逼近法。在結(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)的數(shù)目及其分布情況有關(guān)，增加插值結(jié)點(diǎn)的數(shù)目，有 利于逼近精度的提高。但結(jié)點(diǎn)的數(shù)目最多可為5個(gè)。至于結(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)數(shù)。本節(jié)介紹了采用期望函數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的原理。在第 3節(jié)將 具體闡述連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。第3節(jié)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)表轉(zhuǎn)角關(guān)系的期望函數(shù)連架桿轉(zhuǎn)角范圍計(jì)算間隔設(shè)計(jì)計(jì)算手工編程確定：a,b,c,d 四桿 的長(zhǎng)度，以及在一個(gè) 工作循環(huán)內(nèi)每一計(jì) 算間隔的轉(zhuǎn)角偏差值i60°85°2°Oy=ln x（1 三 X 三 2）注：本次采用編程計(jì)算，計(jì)算間隔為° 變量和函數(shù)與轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)近似的實(shí)現(xiàn)期望函 數(shù)，設(shè)計(jì)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(dòng)件的轉(zhuǎn)角范圍m=60°、m=85°確定自變量和函數(shù)與轉(zhuǎn)角之間的比例尺分別為：U (Xm X0)/ m 1/60(3 1)確定結(jié)點(diǎn)值設(shè)取結(jié)點(diǎn)總數(shù)m=3由式2-3可得各結(jié)點(diǎn)處的有關(guān)各值如表(3-1)所示。表(3-1 ) 各結(jié)點(diǎn)處的有關(guān)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(shè)計(jì)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(gè)結(jié)點(diǎn)處的i、 i的值代入P

10、134式8-17從而得到三個(gè)關(guān)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(jī)構(gòu)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(dāng)1時(shí)，則視為選取的初始、角度° °滿足機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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(jī)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(jī)械原理M . 6 版.北京:高等教育出版社,2001.附錄：n為序列號(hào)niii01234567891011121314151617181920212223242526282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120附錄 2：0 10111213141516170123456789313233343536373839402