平面連桿機構(gòu)的設(shè)計

1、青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 第八章第八章 平面連桿機構(gòu)的設(shè)計平面連桿機構(gòu)的設(shè)計81 連桿機構(gòu)及其傳動特點連桿機構(gòu)及其傳動特點82 平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用83 有關(guān)平面四桿機構(gòu)的一些基本知識有關(guān)平面四桿機構(gòu)的一些基本知識84 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 應(yīng)用實例：應(yīng)用實例：特征：特征：有一作平面運動的構(gòu)件，稱為連桿。有一作平面運動的構(gòu)件，稱為連桿。特點：特點：采用低副。面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損采用低副。面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損 形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度。形狀簡單、易加工、容易獲得

2、較高的制造精度。改變桿的相對長度，從動件運動規(guī)律不同。改變桿的相對長度，從動件運動規(guī)律不同。連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。定義：定義：由低副（轉(zhuǎn)動、移動）連接組成的平面機構(gòu)。由低副（轉(zhuǎn)動、移動）連接組成的平面機構(gòu)。81 連桿機構(gòu)及其傳動特點連桿機構(gòu)及其傳動特點內(nèi)燃機內(nèi)燃機、鶴式吊鶴式吊、火車輪火車輪、手動沖床手動沖床、牛頭刨床牛頭刨床、橢橢圓儀圓儀、機械手爪機械手爪、開窗、車門、折疊傘、折疊床、開窗、車門、折疊傘、折疊床、 牙膏筒拔管機、單車制動操作機構(gòu)等。牙膏筒拔管機、單車制動操作機構(gòu)等。青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 缺點：缺點：構(gòu)件和運動副多，累積誤差

3、大、運動精度低、效率低構(gòu)件和運動副多，累積誤差大、運動精度低、效率低。產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速。產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速。設(shè)計復(fù)雜，難以實現(xiàn)精確的軌跡。設(shè)計復(fù)雜，難以實現(xiàn)精確的軌跡。分類分類:本章重點內(nèi)容是介紹本章重點內(nèi)容是介紹四桿機構(gòu)。四桿機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)常以構(gòu)件數(shù)命名：常以構(gòu)件數(shù)命名：四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)、多桿機構(gòu)多桿機構(gòu)。青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 基本型式基本型式鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)，其它四桿機構(gòu)都是由它，其它四桿機構(gòu)都是由它演變得到的。演變得到的。名詞解釋：名詞解釋：曲柄曲柄作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；共

4、有三種基本型式：（1 1）曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)特征：特征：曲柄搖桿曲柄搖桿作用：作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動。將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動。 如雷達天線。如雷達天線。連桿連桿作平面運動的構(gòu)件；作平面運動的構(gòu)件；連架桿連架桿與機架相聯(lián)的構(gòu)件；與機架相聯(lián)的構(gòu)件；搖桿搖桿作定軸擺動的構(gòu)件；作定軸擺動的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副能作能作360 360 相對回轉(zhuǎn)的運動相對回轉(zhuǎn)的運動副；副；擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副只能作有限角度擺動的運動副。只能作有限角度擺動的運動副。曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿82 平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用1.平面四桿機構(gòu)的基本型式平面四桿機構(gòu)的基本型式青島科

5、技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授ABC1243DABDC1243（2 2）雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)特征特征：兩個曲柄：兩個曲柄作用：作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒌人倩剞D(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人俚人倩蚧蜃兯僮兯倩剞D(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)。雷達天線俯仰機構(gòu)雷達天線俯仰機構(gòu)曲柄主動曲柄主動縫紉機踏板機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu)應(yīng)用實例：應(yīng)用實例：如如葉片泵、慣性篩葉片泵、慣性篩等。等。2143搖桿主動搖桿主動3124青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授A AD DC CB B1 12 23 34 4旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵作者：潘存云教授A AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E

6、6慣性篩機構(gòu)慣性篩機構(gòu)31青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授ABCD耕地耕地料斗料斗DCAB作者：潘存云教授耕地耕地料斗料斗DCAB實例：實例：火車輪火車輪特例：特例：平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)AB = CD特征：特征：兩連架桿等長且平行，兩連架桿等長且平行， 連桿作平動連桿作平動BC = ADABDC攝影平臺攝影平臺作者：潘存云教授ADBC作者：潘存云教授BC天平天平播種機料斗機構(gòu)播種機料斗機構(gòu)青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授反平行四邊形機構(gòu)反平行四邊形機構(gòu)-車門開閉機構(gòu)車門開閉機構(gòu)反向反向FAEDGBCABEFDC

7、G平行四邊形機構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運平行四邊形機構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運動不確定。動不確定。采用兩組機構(gòu)錯開排列。采用兩組機構(gòu)錯開排列?；疖囕喕疖囕喦鄭u科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授ABDCE（3 3）雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)特征：特征：兩個搖桿兩個搖桿應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機構(gòu)應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機構(gòu)特例：特例：等腰梯形機構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)等腰梯形機構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機構(gòu)BCABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機電機ABDCEABDCE電機電機ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機電機ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿ABDC青島科技大學(xué)

8、專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授(1)(1) 改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸偏心曲柄滑塊機構(gòu)偏心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu) 正弦機構(gòu)正弦機構(gòu)s=l sin l2.2.平面四桿機構(gòu)的演化型式平面四桿機構(gòu)的演化型式青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授(2)(2)改變運動副的尺寸改變運動副的尺寸(3)(3)選不同的構(gòu)件為機架選不同的構(gòu)件為機架偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)314A

9、2BC青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 牛頭刨床牛頭刨床應(yīng)用實例應(yīng)用實例:作者：潘存云教授ABDC1243C2C1小型刨床小型刨床作者：潘存云教授ABDCE123456青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授應(yīng)用實例應(yīng)用實例B234C1A自卸卡車舉升機構(gòu)自卸卡車舉升機構(gòu)(3)(3)選不同的構(gòu)件為機架選不同的構(gòu)件為機架ACB1234應(yīng)用實例應(yīng)用實例B34C1A2應(yīng)用實例應(yīng)用實例4A1B23C應(yīng)用實例應(yīng)用實例13C4AB2應(yīng)用實例應(yīng)用實例A1C234B導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)314A2BC搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)314A2BC青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云

10、教授 作者：潘存云教授(3)(3)選不同的構(gòu)件為機架選不同的構(gòu)件為機架314A2BC直動滑桿機構(gòu)直動滑桿機構(gòu)手搖唧筒手搖唧筒這種通過選擇不同構(gòu)件作為機架以獲得不同機構(gòu)的這種通過選擇不同構(gòu)件作為機架以獲得不同機構(gòu)的方法稱為：方法稱為：機構(gòu)的倒置機構(gòu)的倒置BC3214A導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)314A2BC搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)314A2BCABC3214青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 橢圓儀機構(gòu)橢圓儀機構(gòu)實例：實例：選擇雙滑塊機構(gòu)中的不同構(gòu)件選擇雙滑塊機構(gòu)中的不同構(gòu)件 作為機架可得不同的機構(gòu)作為機架可得不同的機構(gòu)作者：潘存云教授1234正弦機構(gòu)正弦機構(gòu)3214(4)

11、(4)運動副元素的逆換運動副元素的逆換將低副兩運動副元素的包容關(guān)系進行逆換，不影響兩將低副兩運動副元素的包容關(guān)系進行逆換，不影響兩構(gòu)件之間的相對運動。構(gòu)件之間的相對運動。導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)4321搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)3214青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授abdcCBAD平面四桿機構(gòu)具有平面四桿機構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副可能存在可能存在曲柄。曲柄。b(d a)+ c則由則由BCD可得：可得：則由則由B”C”D可得：可得：a+d b + cc(d a)+ bAB為最短桿為最短桿最長桿與最短桿的長度之和其他兩桿長度之和 a+b c + d83 有關(guān)平面四桿機構(gòu)的一些基本知識有關(guān)平面四桿機

12、構(gòu)的一些基本知識1.1.平面平面四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)有曲柄的條件有曲柄的條件C”abdcADd- - a設(shè)設(shè)adad，同理有：，同理有： da, db, dcAD為最短桿為最短桿ad中必有一個是機架將以上三式兩兩相加得：將以上三式兩兩相加得： a b, ac, ad 青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 連架桿或機架之一為最短桿。連架桿或機架之一為最短桿?？芍寒?dāng)滿足桿長條件時，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動可知：當(dāng)滿足桿長條件時，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副都是整轉(zhuǎn)副副都是整轉(zhuǎn)副。曲柄存在的條件：曲柄存在的條件：最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)其他兩桿長度之和其他兩桿長度之和此時，鉸鏈此

13、時，鉸鏈A為整轉(zhuǎn)副。為整轉(zhuǎn)副。若取若取BC為機架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈為機架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈B也是整轉(zhuǎn)副。也是整轉(zhuǎn)副。 稱為稱為桿長條件桿長條件。作者：潘存云教授ABCDabcd青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授當(dāng)滿足桿長條件時，說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同當(dāng)滿足桿長條件時，說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機架時，可得不同的機構(gòu)。如：的構(gòu)件作為機架時，可得不同的機構(gòu)。如： 曲柄搖桿曲柄搖桿1 1 、曲柄搖桿曲柄搖桿2 2 、雙曲柄雙曲柄、 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)。青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授ABCD2.2.急回運動與行程速比系數(shù)急回運動與行程

14、速比系數(shù)在在曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時，搖桿中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩個極限位置，簡稱極位。位于兩個極限位置，簡稱極位。當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以逆時針轉(zhuǎn)過逆時針轉(zhuǎn)過180180+ +時，搖桿從時，搖桿從C1D位置位置擺到擺到C2D。 所花時間為所花時間為t1 , , 平均速度為平均速度為V1, ,那么有：那么有：/ )180(1t1211tCCV )180/(21CCB1C1AD曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) 3D180180C2B2此兩處曲柄之間的夾角此兩處曲柄之間的夾角 稱為稱為極位夾角極位夾角。青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授B1C1ADC2當(dāng)

15、曲柄以當(dāng)曲柄以繼續(xù)轉(zhuǎn)過繼續(xù)轉(zhuǎn)過180180- -時，搖桿從時，搖桿從C2D,置擺到置擺到C1D，所花時間為所花時間為t2 , ,平均速度為平均速度為V2 , ,那么有：那么有： 180180- -/)180(2t因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來回擺動的時間不一樣，平均速度也不等。顯然：顯然：t t1 1 tt2 2 V V2 2 V V1 1搖桿的這種特性稱為搖桿的這種特性稱為急回運動急回運動。用以下比值表示急回程度稱稱K為為行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)。12VVK 18018021tt且且越大，越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。值越大，急回性質(zhì)越明顯。 只要只要 0 ， 就有就有 KK1所以可通過分析機構(gòu)

16、中是否存在以及的大小來判斷機構(gòu)是否有急回運動或運動的程度。11180KK設(shè)計新機械時，往往先給定設(shè)計新機械時，往往先給定K值，于是值，于是: 2212tCCV)180/(21CC121221tCCtCC青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授曲柄滑塊機構(gòu)的急回特性曲柄滑塊機構(gòu)的急回特性應(yīng)用：應(yīng)用：節(jié)省返程時間，如節(jié)省返程時間，如牛頭刨牛頭刨、往復(fù)式輸送機等。、往復(fù)式輸送機等。180180180180- -導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)的急回特性的急回特性 180180180180- -思考題：思考題： 對心對心曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)的急回特性如何？的急回特性如何？對于需要有急

17、回運動的機構(gòu)，常常是根據(jù)需要的行程速比系數(shù)K, 先求出 ，然后在設(shè)計各構(gòu)件的尺寸。青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授FF F”當(dāng)當(dāng)BCD90BCD90時，時， BCDBCD3. .壓力角和傳動角壓力角和傳動角壓力角壓力角：從動件驅(qū)動力從動件驅(qū)動力F與力作用點絕對速度之間所夾銳角。與力作用點絕對速度之間所夾銳角。設(shè)計時要求設(shè)計時要求: : minmin5050minmin出現(xiàn)的位置：出現(xiàn)的位置：當(dāng)當(dāng)BCD90BCD90時，時， 180180- BCD- BCD切向分力切向分力: : F= FcosF= Fcos法向分力法向分力: : F”= FcosF”= Fcos FF 對

18、傳動有利對傳動有利。=Fsin=Fsin稱稱為為傳動角傳動角。此位置一定是：此位置一定是：主動件與機架共線兩處之一。主動件與機架共線兩處之一。為了保證機構(gòu)良好的傳力性能ABCDCDBAFF”F可用可用的大小來表示機構(gòu)傳動力性能的好壞的大小來表示機構(gòu)傳動力性能的好壞, ,當(dāng)當(dāng)BCDBCD最小或最大時，都有可能出現(xiàn)最小或最大時，都有可能出現(xiàn)minmin青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授車門車門C1B1abcdDA由余弦定律有：由余弦定律有： B B1 1C C1 1D Darccosarccosbb2 2+c+c2 2-(d-a)-(d-a)2 2/2bc/2bc B B2 2

19、C C2 2D Darccosarccosbb2 2+c+c2 2-(d+a)-(d+a)2 2/2bc/2bc若若B B1 1C C1 1D90D90, ,則則若若B B2 2C C2 2D90D90, , 則則1 1BB1 1C C1 1D D2 2180180-B-B2 2C C2 2D D機構(gòu)的傳動角一般在運動鏈機構(gòu)的傳動角一般在運動鏈最終一個從動件上度量。最終一個從動件上度量。v1 1minminBB1 1C C1 1D, 180D, 180-B-B2 2C C2 2DDminminC2B22 2F F青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授F4. .機構(gòu)的死點位置機構(gòu)

20、的死點位置搖桿為主動件，搖桿為主動件，且連桿且連桿與曲柄兩次共線與曲柄兩次共線時時，有：，有：此時此時機構(gòu)不能運動機構(gòu)不能運動. .避免措施：避免措施： 兩組機構(gòu)錯開排列，如兩組機構(gòu)錯開排列，如火車輪機構(gòu)火車輪機構(gòu); ;稱此位置為：稱此位置為： “死點死點”0 0靠靠飛輪的慣性飛輪的慣性（如內(nèi)燃機、縫紉機等）。（如內(nèi)燃機、縫紉機等）。FAEDGBCABEFDCG0 0F0 0青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授工件工件ABCD1234PABCD1234工件工件P鉆孔夾具鉆孔夾具=0=0TABDC飛機起落架飛機起落架ABCD=0=0F也可以利用死點進行工作也可以

21、利用死點進行工作：飛機起落架、鉆夾具起落架、鉆夾具等。等。青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授5. .鉸鏈四桿機構(gòu)的運動連續(xù)性鉸鏈四桿機構(gòu)的運動連續(xù)性指連桿機構(gòu)能否連續(xù)實現(xiàn)給定的各個位置。指連桿機構(gòu)能否連續(xù)實現(xiàn)給定的各個位置。可行域：可行域：搖桿的運動范圍。搖桿的運動范圍。不可行域：不可行域：搖桿不能達到的區(qū)域。搖桿不能達到的區(qū)域。設(shè)計時不能要求從一個可行域跳過不可行域進入另一個可行域。設(shè)計時不能要求從一個可行域跳過不可行域進入另一個可行域。稱此為稱此為錯位不連續(xù)。錯位不連續(xù)。錯序不連續(xù)錯序不連續(xù)設(shè)計連桿機構(gòu)時，應(yīng)滿足運動連續(xù)性條件。設(shè)計連桿機構(gòu)時，應(yīng)滿足運動

22、連續(xù)性條件。C1C2C1C2CCADBDAB1C1B2C2B3C3DAB1C1B2C2B3C3青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 84 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計 1.連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題2. 用解析法設(shè)計四桿機構(gòu)用解析法設(shè)計四桿機構(gòu)3.用作圖法設(shè)計四桿機構(gòu)用作圖法設(shè)計四桿機構(gòu)3.2按兩連架桿三組對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)按兩連架桿三組對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)3.1按預(yù)定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)按預(yù)定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)3.3按連桿上任意標(biāo)志線的三組對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)按連桿上任意標(biāo)志線的三組對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)3.4按給定的行程速比系數(shù)按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機構(gòu)

23、設(shè)計四桿機構(gòu)青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 84 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計 一、一、 連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題 機構(gòu)選型機構(gòu)選型根據(jù)給定的運動要求選擇機根據(jù)給定的運動要求選擇機 構(gòu)的類型；構(gòu)的類型；尺度綜合尺度綜合確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長度長度 尺寸尺寸)。 同時要滿足其他輔助條件：同時要滿足其他輔助條件：a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長比恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長比恰當(dāng)、 運動副結(jié)構(gòu)合理等）運動副結(jié)構(gòu)合理等）;b)動力條件（如動力條件（如minmin）;c)運動連續(xù)性條件等。運動連續(xù)性條件等。青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教

24、授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授ADCB飛機起落架飛機起落架BC三類設(shè)計要求：三類設(shè)計要求：1)滿足預(yù)定的運動規(guī)律滿足預(yù)定的運動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)。飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)。函數(shù)機構(gòu)函數(shù)機構(gòu)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù)滿足函數(shù) y=logxxy=logxABCD青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授三類設(shè)計要求：三類設(shè)計要求：1)滿足預(yù)定的運動規(guī)律滿足預(yù)定的運動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機起落架飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)函數(shù)機構(gòu)。前者要求兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，后者要求急回運動2)滿足預(yù)定的連

25、桿位置要求，如滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機構(gòu)。鑄造翻箱機構(gòu)。要求連桿在兩個位置要求連桿在兩個位置垂直地面且相差垂直地面且相差180 BCABDC青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 給定的設(shè)計條件：給定的設(shè)計條件：1)幾何條件幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）（給定連架桿或連桿的位置）2)運動條件運動條件（給定（給定K）3)動力條件動力條件（給定（給定minmin）設(shè)計方法：設(shè)計方法：圖解法、解析法、實驗法圖解法、解析法、實驗法二、二、 用解析法設(shè)計四桿機構(gòu)用解析法設(shè)計四桿機構(gòu)思路：思路：首先建立包含機構(gòu)的各尺度參數(shù)和運動變量在首先建立包含機構(gòu)的各尺度參數(shù)和運動變量在內(nèi)的解析關(guān)系式，然

26、后根據(jù)已知的運動變量求解所需內(nèi)的解析關(guān)系式，然后根據(jù)已知的運動變量求解所需的機構(gòu)尺度參數(shù)。的機構(gòu)尺度參數(shù)。1 )按預(yù)定的運動規(guī)律設(shè)計四桿機構(gòu)按預(yù)定的運動規(guī)律設(shè)計四桿機構(gòu)青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授xyABCD12341)按給定的運動規(guī)律設(shè)計四桿機構(gòu)按給定的運動規(guī)律設(shè)計四桿機構(gòu)給定連架桿對應(yīng)位置：給定連架桿對應(yīng)位置：構(gòu)件構(gòu)件3和和構(gòu)件構(gòu)件1滿足以下位置關(guān)系：滿足以下位置關(guān)系：abcd建立坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系, ,設(shè)構(gòu)件長度為：設(shè)構(gòu)件長度為：a 、b、c、d在在x,yx,y軸上投影可得：軸上投影可得：a+b= c+d機構(gòu)尺寸比例放大時，不影響各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)角機構(gòu)尺寸比例放大時，

27、不影響各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)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設(shè)計此四桿機構(gòu)設(shè)計此四桿機構(gòu)( (求各構(gòu)件長度求各構(gòu)件長度) )。1i i3i i2i i 令：令： a/a=1 b/a= l c/a= m d/a= n青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 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-l

28、2)/(2n)代入移項得：代入移項得： lcos2 i= n+mcos(3i+0 )cos(1i+0 )lsin2 i= msin(3i+0 )sin(1i+0 )則上式簡化為：則上式簡化為：coccoc( (1i1i+0 0 ) )P0cos(3i+0 ) P1 cos(3i+0 -1i -0 )+ P2式中包含有式中包含有p0，p1，p2，0，0五個待定參數(shù)五個待定參數(shù), ,故四桿故四桿機構(gòu)最多可按兩連架桿的五組對應(yīng)未知精確求解。機構(gòu)最多可按兩連架桿的五組對應(yīng)未知精確求解。當(dāng)當(dāng)i5i5時，一般不能求得精確解，只能用最小二乘法近似求解。時，一般不能求得精確解，只能用最小二乘法近似求解。當(dāng)當(dāng)i

29、5i = a =( A A C1A A C2)/ 2 A A C1= = a+ +b青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授E222ae(2) 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)H已知已知K K，滑塊行程，滑塊行程H H，偏距偏距e e，設(shè)計此機構(gòu)，設(shè)計此機構(gòu) 。計算計算: 180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);作作C1 C2 H H作射線作射線C1O O 使使C2C1O=90, , 以以O(shè) O為圓心，為圓心，C1O O為半徑作圓。為半徑作圓。以以A A為圓心，為圓心，A A C1為半徑作弧交于為半徑作弧交于E,E,得：得：作射線作射線C2O O使使C1C2 O=90

30、。 作偏距線作偏距線e e，交圓弧于，交圓弧于A A，即為所求。，即為所求。C1C29090-o9090- -Al1 =EC2/ 2l2 = A = A C2EC2/ 2青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授ADmn=D(3) 導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)分析：分析： 由于由于與與導(dǎo)桿擺角導(dǎo)桿擺角相等，設(shè)計此相等，設(shè)計此 機構(gòu)時，僅需要確定曲柄機構(gòu)時，僅需要確定曲柄 a。計算計算180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);任選任選D D作作mDnmDn，取取A A點，使得點，使得AD=d, AD=d, 則則: : a=dsina=dsin( (/2)/2)=Ad作角分線作角分線; ;已知：已知：機架長度機架長度d，K，設(shè)計此機構(gòu)。，設(shè)計此機構(gòu)。青島科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授D四、實驗法設(shè)計四桿機構(gòu)四、實驗法設(shè)計四桿機構(gòu)當(dāng)給定連架桿位置超過三對時，一般不可能有精確解。只能用優(yōu)化或試湊