[工学]机械原理高级篇5章 连杆机构分析与综合.ppt

平面连杆机构运动设计的基本问题与方法 1、基本问题 平面连杆机构运动设计：在型综合的基础上，根据机构所要完成的功能而提出的设计条件（运动条件，几何条件和传力条件等），确定机构的运动学尺寸，画出机构运动简图。 一 刚体的位移矩阵 二 刚体导引机构的运动设计 此类机构的设计问题：给定连杆若干位置参数xPi、yPi、?i（i = 1, 2, ..., n）要求设计此平面连杆机构。 （一）、刚体导引机构运动设计 （4）将由步骤(2)求得的xBi、yBi （i=2,3,...,n)代入上式，得到（n-1）个设计方程。 2、P-R连架杆（导引杆）的位移约束方程 例1 设计一曲柄滑块机构，要求能导引连杆平面通过以下三个位置：P1(1.0,1.0); P2(2.0, 0); P3(3.0, 2.0), ?12=30°， ?13=60°。 解 1、导引滑块（P-R导引杆）设计 根据已知条件, 求刚体位移矩阵D12，D13: 三 轨迹生成机构的运动设计 根据给定轨迹上若干个点Pi （i=1,2,…,n)的位置坐标xPi、yPi ， 要求设计四杆机构。 2、曲柄滑块轨迹生成机构 四 函数生成机构的运动设计 2 曲柄滑块 一、平面连杆机构优化设计的数学模型 为使AB成为曲柄，应满足 二、优化设计求解的基本思路 4-5 刚体的位移矩阵 4-5 刚体的位移矩阵 作业: 5-2：D点坐标改为(20,0) 5-3：C1点坐标改为(20,10)，C2点坐标改为(8,10)， ?2改为36°。 （求解时需指定一个参数） X(0) X(1) X(2) X(3) X* 收敛条件 2、迭代格式 1、数值迭代,逐次逼近 y’ x y O O’ x’ S P1 Q1 ?1 O’ x’ y’ S Pi Qi ?1i ?i 平面旋转矩阵 平移矩阵 ?1i逆时针方向为正！ * 1）实验法 3）解析法 2）几何法 2、设计方法 尺度综合 1）实现已知运动规律问题 如实现刚体导引及函数生成功能，或要求输出件具有急回特性等。 2）实现已知轨迹问题 主要指设计轨迹生成机构的问题 第五章 连杆机构的分析与综合 5—1 平面连杆机构解析综合 刚体导引机构的运动设计 轨迹生成机构的运动设计 函数生成机构的运动设计 平面多杆机构的设计 ?1i逆时针方向为正！ (a) 刚体位移矩阵 (5—3) 平移矩阵 (5—3) 旋转矩阵 求解的关键在于设计相应的连架杆（导引杆） ，要列出其设计方程(即位移约束方程)。 Pi B C A D S1 P1 Si ?i x y 1、 R-R连架杆（导引杆）的位移约束方程 B的位移约束方程——定长方程为 (xBi-xA)2+(yBi-yA)2=(xB1-xA)2+(yB1-yA)2 (i=2,3,…n) Bi A(xA,yA) ?12 B2 B1(xB1,yB1) ?1i x y O ?1 ?2 ?i （i=2,3,...,n) （1）由连杆上给定的P点的位置xPi、yPi（i=1,2,...,n)和?1i=?i - ? 1(i=2,3,…,n),求刚体(连杆)位移矩阵D1i。 Bi A(xA,yA) ?12 B2 B1(xB1,yB1) ?1i x y O P1 P2 Pi （2）求xBi、yBi （i=2,3,...,n)和xB1、yB1,之间的关系式为 R-R连架杆（导引杆）的设计步骤 共有4个未知量：xA、yA、 xB1 、yB1 n=5（给定连杆五个位置）时可得一组确定解。 （3）根据导引杆的定长条件，得到导引杆的（n-1）个约束方程为 （i=2,3,...,n) （5）求解上述（n-1）个设计方程，即可求得未知量。 注意： C点的位移约束方程——定斜率方程为： ?1j ?12 x O y S1 S2 Sj P1 P2 Pj C2 C1(xC1,yC1) Cj ? A B1 （i=2,3,...,n) （1）由连杆上给定的P点的位置xPi、yPi（i=1,2,...,n)和?1i=?i - ? 1(i=2,3,…,n),求刚体(连杆)位移矩阵D1i。 （2）求xCi、yCi （i=2,3,...,n)和xC1、yC1,之间的关系式为 P-R连架杆（导引杆）的设计步骤 （3）根据定斜率条件得到（n-2）个约束方程为 （i=3,4,...,n) 滑块的导路方向线与x轴的正向夹角为 （4）将由步骤(2)求得的xCi、yCi （i=3,...,n)代入上式，得到（n-2）个设计方程。 共有2个未知量：xC1 、yC1 n=4（给定连杆4个位置）时可得一组确定解。 （5）求解上述（n-2）个设计方程，即可求得未知量。 注意： A B1 C1