2011秋平面连杆机构设计讲解.ppt

平面连杆机构的设计 西南交通大学 平面连杆机构设计的基本问题 平面连杆机构在工程实际中应用十分广泛。根据工作对机构所要实现运动的要求，这些范围广泛的应用问题，通常可归纳为三大类设计问题。 ??? 1 实现刚体给定位置的设计 ??? 在这类设计问题中，要求所设计的机构能引导一个刚体顺序通过一系列给定的位置。该刚体一般是机构的连杆。这类设计问题通常称为刚体导引机构的设计。(例如翻砂机构) ???? 铸造造型机砂箱翻转机构 图示的铸造造型机砂箱翻转机构，砂箱固结在连杆BC上，要求所设计的机构中的连杆能依次通过位置Ⅰ，Ⅱ，以便引导砂箱实现造型振实和拔模两个动作。? 2 实现预定运动规律的设计 在这类设计问题中，要求所设计机构的主、从动连架杆之间的运动关系能满足某种给定的函数关系。 如车门开闭机构，工作要求两连架杆的转角满足大小相等而转向相反的运动关系，以实现车门的开启和关闭； 又如汽车前轮转向机构，工作要求两连架杆的转角满足某种函数关系，以保证汽车顺利转弯； 再比如，在工程实际的许多应用中，要求在主动连架杆匀速运动的情况下，从动连架杆的运动具有急回特性，以提高劳动生产率。 这类设计问题通常称为函数生成机构或传动机构的设计。 反平行双曲柄机构 3 实现预定轨迹的设计 在这类设计问题中，要求所设计的机构连杆上一点的轨迹，能与给定的曲线相一致，或者能依次通过给定曲线上的若干有序列的点。 例如鹤式起重机 工作要求连杆上吊钩滑轮中心E点的轨迹为一直线，以避免被吊运的物体作上下起伏。 输送机 ??? 这类设计问题通常称为轨迹生成机构的设计。 总结：平面连杆机构设计3大类 1 实现刚体给定位置的设计（刚体导引机构的设计（要求连杆依次占据某一系列位置））； 2 实现预定运动规律的设计（函数生成机构或传动机构的设计（要求两连架杆的位置满足某种关系或规律））； 3 实现预定轨迹的设计（轨迹生成机构的设计（从动件上某点满足某种轨迹））。 平面连杆机构的设计方法??? 图解法、解析法和实验法三类。 第一种 刚体导引机构的设计（实现刚体给定位置的设计 ） 如图示，设工作要求某刚体在运动过程中能依次占据Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三个给定位置，试设计一铰链四杆机构，引导该刚体实现这一运动要求。 总结：平面连杆机构设计3大类 1 实现刚体给定位置的设计（刚体导引机构的设计（要求连杆依次占据某一系列位置））； 2 实现预定运动规律的设计（函数生成机构或传动机构的设计（要求两连架杆的位置满足某种关系或规律））； 3 实现预定轨迹的设计（轨迹生成机构的设计（从动件上某点满足某种轨迹））。 第二种 函数生成机构的设计（实现预定运动规律的设计 ） 设计一个四杆机构作为函数生成机构，这类设计命题即通常所说的按两连架杆预定的对应角位置设计四杆机构。 如图示，设已知四杆机构中两固定铰链A和D的位置，连架杆AB的长度，要求两连架杆的转角能实现三组对应关系。? 设计此四杆机构的关键： 设计此四杆机构的关键：求出连杆BC上活动铰链点C 的位置，一旦确定了C 点的位置，连杆BC 和另一连架杆DC的长度也就确定了。 找C点：首先来分析机构的运动情况 B相对CD的运动？ 平面运动分解成跟随基点的平动（牵连运动）和相对于基点的转动（相对运动）。这种分解方法称为基点法。 低副运动可逆性：以低副相连接的两构件之间的相对运关系，不会因取其中哪一个构件为机架而改变。 函数生成机构设计的图解法 按两连架杆三组对应位置设计四杆机构 已知机架长度d ，和两连架杆三组对应位置 解析法 平面连杆机构的设计 解析法设计平面连杆机构的首要任务是：建立机构尺寸参数与给定运动参数的方程式。不同的运动要求，所建立的方程式也就不同。然后应用不同的数学方法和解算工具去求解方程式中的尺寸参数。 封闭向量多边形法的基本原理是：将机构中每一构件看作一个向量，对于绝大多数为封闭式运动链的机构来说，机构在运动过程中可简化为一个可变的封闭向量多边形，由此建立向量封闭约束方程，并求解此方程。 ??? 如果向量用复数表示，或用矩阵表示，或向坐标轴投影变成代数量，则又分为复数法、矩阵法、坐标投影法等。以下就用最简便的坐标投影法对连杆机构进行设计。 end 3.已知在四杆机构中，机架长40mm，两连架杆长度分别为18mm和45mm，则当连杆的长度在什么范围内，该机构为曲柄摇杆机构？ b12 2）等视角定理简介 B2 C2 应用等视角定理的条件 （1）已知连杆两位置 （2）已知铰链B、C位置 R12―转动极点 连杆从位置B1C1到B2C2 可认为是绕R12转动了θ 的结果。 θ―连杆的转动角 c12 A D 转动半角 R12 B1 C1 固定铰链中心A、D 应分别位于 B1B2和C1C2的垂直等分线b12、c12上。