平面四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,24 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計,連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本問題,機(jī)構(gòu)選型根據(jù)給定的運(yùn)動要求選擇機(jī) 構(gòu)的類型；,尺度綜合確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長度 尺寸)。,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)、 運(yùn)動副結(jié)構(gòu)合理等）;,b)動力條件（如min）;,c)運(yùn)動連續(xù)性條件等。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,設(shè)計：潘存云,飛機(jī)起落架,三類設(shè)計要求：,1)滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。,函數(shù)機(jī)構(gòu),要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù) y=logx,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,三類設(shè)計

2、要求：,1)滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。前者要求兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，后者要求急回運(yùn)動,2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。,要求連桿在兩個位置垂直地面且相差180,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,設(shè)計：潘存云,鶴式起重機(jī),攪拌機(jī)構(gòu),要求連桿上E點的軌跡為一條卵形曲線,要求連桿上E點的軌跡為一條水平直線,三類設(shè)計要求：,1)滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。,2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。,3)滿足預(yù)定的軌跡要求，如: 鶴式起重機(jī)、攪拌機(jī)等。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,給定的

3、設(shè)計條件：,1)幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）,2)運(yùn)動條件（給定K）,3)動力條件（給定min）,設(shè)計方法：圖解法、解析法、實驗法,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,一、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機(jī)構(gòu),1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu),計算180(K-1)/(K+1);,已知：CD桿長，擺角及K， 設(shè)計此機(jī)構(gòu)。步驟如下：,任取一點D，作等腰三角形 腰長為CD，夾角為;,作C2PC1C2，作C1P使,作P C1C2的外接圓，則A點必在此圓上。,選定A，設(shè)曲柄為l1 ，連桿為l2 ，則:,以A為圓心，A C2為半徑作弧交于E,得： l1 =EC1/ 2 l2 = A C1EC1/ 2

4、,A C2=l2- l1,= l1 =( A C1A C2)/ 2,C2C1P=90,交于P;,A C1= l1+l2,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,設(shè)計：潘存云,2) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),分析： 由于與導(dǎo)桿擺角相等，設(shè)計此 機(jī)構(gòu)時，僅需要確定曲柄 a。,計算180(K-1)/(K+1);,任選D作mDn，,取A點，使得AD=d, 則: a=dsin(/2)。,作角分線;,已知：機(jī)架長度d，K，設(shè)計此機(jī)構(gòu)。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,3) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu),已知K，滑塊行程H，偏距e，設(shè)計此機(jī)構(gòu) 。,計算: 180(K-1)/(K+1);,作C1 C2 H,作

5、射線C1O 使C2C1O=90,以O(shè)為圓心，C1O為半徑作圓。,以A為圓心，A C1為半徑作弧交于E,得：,作射線C2O使C1C2 O=90。,作偏距線e，交圓弧于A，即為所求。,l1 =EC2/ 2,l2 = A C2EC2/ 2,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,二、按預(yù)定連桿位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu),a)給定連桿兩組位置,有唯一解。,將鉸鏈A、D分別選在B1B2，C1C2連線的垂直平分線上任意位置都能滿足設(shè)計要求。,b)給定連桿上鉸鏈BC的三組位置,有無窮多組解。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,三、給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu),給定連架桿對應(yīng)位置： 構(gòu)

6、件3和構(gòu)件1滿足以下位置關(guān)系：,建立坐標(biāo)系,設(shè)構(gòu)件長度為：l1 、l2、l3、l4,在x,y軸上投影可得：,機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時，不影響各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)角.,l1 coc + l2 cos = l3 cos + l4,l1 sin + l2 sin = l3 sin ,if (i ) i =1, 2, 3n 設(shè)計此四桿機(jī)構(gòu)(求各構(gòu)件長度)。,令： l1 =1,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,代入移項得： l2 cos = l4 l3 cos cos ,則化簡為：cocP0 cos P1 cos( ) P2,代入兩連架桿的三組對應(yīng)轉(zhuǎn)角參數(shù)，得方程組：,l2 sin = l3 sin sin ,c

7、oc1P0 cos1 P1 cos(1 1 ) P2,coc2P0 cos2 P1 cos(2 2 ) P2,coc3P0 cos3 P1 cos(3 3 ) P2,可求系數(shù):P0 、P1、P2,以及: l2 、 l3、 l4,將相對桿長乘以任意比例系數(shù)，所得機(jī)構(gòu)都能滿足轉(zhuǎn)角要求。若給定兩組對應(yīng)位置，則有無窮多組解。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,舉例：設(shè)計一四桿機(jī)構(gòu)滿足連架桿三組對應(yīng)位置：,代入方程得：,cos90 =P0cos80 +P1cos(80-90) +P2,cos135=P0cos110+P1cos(110-135)+P2,解得相對長度: P0 =1.533, P1=-1

8、.0628, P2=0.7805,各桿相對長度為：,選定構(gòu)件l1的長度之后，可求得其余桿的絕對長度。,cos45 =P0cos50 +P1cos(50-45) +P2,l1=1,l4 =- l3 / P1 =1.442,l2 =(l42+ l32+1-2l3P2 )1/2 =1.783,l3 = P0 = 1.553,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,實驗法設(shè)計四桿機(jī)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)化或試湊的方法獲得近似解。,1)首先在一張紙上取固定軸A的位置，作原動件角位移i,2)任意取原動件長度AB,3)任意取連桿長度BC，作一系列圓弧;,4)

9、在一張透明紙上取固定軸D，作角位移i,5) 取一系列從動件長度作同心圓弧。,6) 兩圖疊加，移動透明 紙，使ki落在同一圓 弧上。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,設(shè)計：潘存云,四、按預(yù)定的運(yùn)動軌跡設(shè)計四桿機(jī)構(gòu),攪拌機(jī)構(gòu),寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,四、按預(yù)定的運(yùn)動軌跡設(shè)計四桿機(jī)構(gòu),連桿作平面運(yùn)動,其上各點的軌跡均不相同。,B, C點的軌跡為圓弧;,其余各點的軌跡為一條 封閉曲線。,設(shè)計目標(biāo): 就是要確定一組桿長參數(shù), 使連桿上某點的軌跡滿足設(shè)計要求。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,.,設(shè)計：潘存云,寧夏大