連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計

1、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計：軌跡生成機(jī)構(gòu)的運(yùn)動設(shè)計1圖譜法這種方法是利用編纂聚集的連桿曲線圖冊來設(shè)計平面連桿機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)舉一例說明如下：例如生產(chǎn)上需要設(shè)計帶停歇運(yùn)動的機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)常用于打包機(jī)等一些機(jī)器中，首先查閱連桿曲線圖冊，找到連桿曲線上有一段接近圓弧的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)如下圖，圖中連桿曲線的每一段短線的大小相當(dāng)于曲柄 AB轉(zhuǎn)過50時連桿上點M所描繪的距離。整個連桿曲線由72段短線所組成。將曲柄的長度作為基準(zhǔn)并取為 1， 其他構(gòu)件的長度對曲柄的長度成比例，因此按圖冊上表示的桿長成比例地放大或縮小機(jī)構(gòu)時，并不改變連桿曲線的特性。由圖上可找出連桿曲線上的點P至點Q部分接近于圓弧，其曲率半徑。這段圓弧由十八段短線組成，

2、因此當(dāng)點M運(yùn)動經(jīng)過這段圓弧時，曲柄轉(zhuǎn)過900 , 而其曲率中心G保持不動。再將另一構(gòu)件 MF的一端與連桿上的點 M鉸接，另一端F與滑塊在點G處鉸接，該構(gòu)件的長度即等于曲率 半徑的大小G處的輸出件可以是滑塊也可以是搖桿，視實際需要而定。這樣在圖示機(jī)構(gòu)中，當(dāng)點M自點P運(yùn)動至點Q時，滑塊F靜止不動；點 M至點Q運(yùn)動至點R時，滑塊F向下運(yùn)動；點 M至點R運(yùn)動至點P時，滑塊F作返回運(yùn)動?；瑝K F的行程，調(diào)整滑塊 導(dǎo)路傾角b的大小，就能改變滑塊行程 H的大小和往返行程的時間比。但需注意機(jī)構(gòu)的最小傳動角不得小于許用值。由上述可知，使用圖譜法可從連桿曲線圖冊中查到與所要求實現(xiàn)的軌跡非常接近的連桿曲線，從而確定

3、了該機(jī)構(gòu)的參數(shù)，使設(shè)計過程大大簡化。2解析法Bd或uw對于圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，以A點為原點、機(jī)架 AD為x'軸建立直角坐標(biāo)系 Ax'y'。假設(shè)連桿上一點M在該坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)為x'、y',則有由式(7.26)和(7.27)消去f,得:由式(7.28)和(7.29)消去y，得:再由式(7.30)和(7.31)消去b，則得在坐標(biāo)系 Ax'y'中表示的M點曲線方程：a1 = d g co5 + m +-rsin甲+剛sin( 0十曲2(x! - d)m cos(/J + ) + sin( 0 + 玄)=十丿心 + 赫-異口引)f = SCOS

4、4COS J?(7鋤y! = ©£in 評 + f sin ff(TJ7>式中:U =噸W -d)cos4七”sin 占(產(chǎn)十”'十F p") 一b(j/-d)3 十y"十腫-ca r =噸/ -#)血 占一沾(產(chǎn) +/1 +P -/)+ 04(才-町* +嚴(yán) +加 _/ W = aterrin4丁曲-dy totJ式(7.32)是關(guān)于x'、y的一個六次代數(shù)方程。在用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿點M再現(xiàn)給定軌跡時，給定軌跡通常在另一坐標(biāo)系Oxy中表示。如下圖，假設(shè)設(shè) A在Oxy中的位置坐標(biāo)為xA、 yA，x軸正向至x'軸正向沿逆時針方

5、向的夾角為f0，M點在Oxy中的坐標(biāo)為x、y，則有八a .-XA)COS +(尸 yA) sin % 1(7351x-)sin+(y將上式代入式(7.32)，得關(guān)于x、y的六次代數(shù)方程/屮冷九,咚,6山胳0)=。 "更式中共有九個待定尺寸參數(shù)，即鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿點最多能精確通過給定軌跡上所選的九個點。假設(shè)已知給定軌跡上九個點在坐標(biāo)系Oxy中的坐標(biāo)值為xMi、yMi(i=1,2,.,9)，將其代入式(7.34)，得九個非線性方程，采用數(shù)值方法解此方程組，便可求得機(jī)構(gòu)的九個待定尺寸參數(shù)。當(dāng)需通過的軌跡點數(shù)少于九個時，可預(yù)先選定某些機(jī)構(gòu)參數(shù)，以獲得唯一解；而當(dāng)軌跡點數(shù)大于九個時，由于受到

6、待定尺寸參數(shù)個數(shù)的限制，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿點只能近似實現(xiàn)給定要求，此時可采用優(yōu)化方法進(jìn)行軌跡逼近。3羅培茲定理當(dāng)用以上方法來設(shè)計實現(xiàn)已知軌跡的平面四桿機(jī)構(gòu)時，如果所得到的機(jī)構(gòu)尺寸不能滿足傳動角和其他的幾何條件例如機(jī)構(gòu)的安裝位置不適合等，這時需要求出另外一個平面四桿機(jī)構(gòu)，使它能實現(xiàn)同一連桿曲線。羅培茲定理可幫助解決這一問題。羅培茲定理可表述為：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)連桿上任一點的軌跡可以由三個不同的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)。當(dāng)實現(xiàn)已知軌跡的第一個鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)求得后，另外兩個機(jī)構(gòu)的作法如下述。如下圖，假設(shè)已求得鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD的連桿上某一點 M能實現(xiàn)已知軌跡，則其余兩個能實現(xiàn)相同軌跡的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可用鉸鏈四桿

7、機(jī)構(gòu)ABCD為基礎(chǔ)，先作兩個平行四邊形ABME和CDFM，再作 AGEM AMBC AHMF,最后作平行四邊形 GMHK。這樣形成的十桿機(jī)構(gòu)其自由度不變。且當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動時，鉸鏈K相對于機(jī)架永遠(yuǎn)保持靜止不動。因此可將K固定于機(jī)架上而不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。這樣原來的平面十桿機(jī)構(gòu)就變?yōu)槿齻€以點M為公共點的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：ABCD、AEGK及DFHK。它們在點M處具有相同的AEGK和DFHK中選擇一個較好的方案。軌跡。因此，當(dāng)原設(shè)計的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD不能滿足要求時，可從另外兩個鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) (end)二、連桿曲線軒征分忻対亍給走了尺寸的囚桿機(jī)構(gòu)，連桿點的位呂弟1誨定了連桿崔聲形狀和連桿曲我的性態(tài)。連懺曲線快特征，指 連桿曲肚的尖貞和立點等奇穿也的純目梶西。尖點是指曲率半粗為零的氣刃速麒臨點；由于在尖點対滬決哲停乩阡漢這種帶尖點的機(jī)構(gòu)筍曲£計為 IWAO交點帛連桿曲純自身的交占，也稱節(jié)點、二重尿 洼桿曲線是一條六盼三重慮惻點曲熱 宜形狀是猖傅雜的C現(xiàn) 代數(shù)學(xué)可以證明，連科曲線的特味點不超過孫。了解在什么情況下會產(chǎn)捺點和交點很育意義。蘭瘁料上的位蓋點處十連f+g細(xì)一絕汨碗心位黃時，譯桿魁支必有尖焊。當(dāng)圣料上位置點處T鈿運(yùn)動的兩 個重合圧絕對瞬心位罷吋，即處于I#詢U5皈點，違稈曲塊心有兩個尖點蘭連桿上的位羞點處于某一點，使它三連卄掏成的觀角和它與制誅枸曲狀角殆茅，則連桿曲線會有交點