04-3-连杆机构的运动设计.ppt

4.4平面连杆机构的运动设计平面连杆机构的运动设计，可以归结为实现给定的运动规律（如连杆位置、两连架杆对应位置、或行程速度变化系数等）或运动轨迹（一般为连杆上某些特殊点的轨迹）两类问题，从而确定机构的几何尺寸参数（如杆件长度、铰链与导路中心的相对位置等）。设计时还要考虑机构的几何条件和传力性能等因素。平面连杆机构的设计方法，主要有图解法和解析法两种。几何法是利用机构运动过程中各运动副位置之间的几何关系，通过作图获得有关运动尺寸。几何法直观形象，几何关系清晰，对于一些简单设计问题的处理是有效而快捷，但由于作图误差存在而精度较低。解析法是将运动设计问题用数学方程加以描述，通过方程的求解获得有关运动尺寸，设计精度高。随着数值计算方法的发展和计算机的普及应用，解析法已成为各类平面连杆机构运动设计的一种有效方法。4.4.1按照给定连杆位置设计铰链四杆机构如图4-22，已知铰链四杆机构中连杆的长度和两个位置，用图解法设计该铰链四杆机构。分析：确定机构的两个关键点——固定铰链A与D的位置，就可以确定其他三根未知杆件的长度。连杆上活动铰链B的轨迹B1B2中心在其曲率中心A（固定铰链），活动铰链C的轨迹C1C2中心在其曲率中心D（固定铰链）。4.4.2按照给定行程速度变化系数

设计四杆机构已知铰链四杆机构的行程速度变化系数K、摇杆的长度和摆角，用图解法设计该铰链四杆机构。分析：已知机构的行程速度变化系数时，可以根据式（4-6）计算出机构的极位夹角。分析机构在极限位置的图形，假定过C1、C2点作一个圆心角等于的圆，如果使关键点——固定铰链A在该圆上，根据同圆上的圆心角等于两倍圆周角的几何关系，则有。讨论：给定机架有关的辅助条件时，确定关键点铰链A的位置。①给定机架长度；②给定机架位置（例如水平位置。确定曲柄AB和连杆BC的长度：能力训练案例4-3：已知铰链四杆机构的行程速度变化系数、摇杆的长度和摆角；再补充连杆长度、曲柄长度或是机构允许的最小传动角其中某个辅助条件，试用图解法设计该四杆机构⑴给定连杆长度以C1C2为底边，以为底角，作等腰三角形得顶点O’。以顶点O’为圆心O’C2为半径，作圆Ⅱ，圆周角⑵给定曲柄长度：图解时一般采用试凑法。如图4-24(a)所示，以C2为圆心，2a为半径，画圆弧K’。在圆上试取一点A为圆心，AC1为半径，画圆弧K”。如果圆弧K’与圆弧K”相切，则A点就是所求的固定铰链⑶给定机构允许的最小传动角：图解时一般采用试凑法。如图4-24(b)所示，一般当A点在圆上选取得离C1点或C2点较近时，将使AC1与AC2两值相差较大。由于可知，这样会使曲柄长度AB增大，连杆长度BC减小，有利于增大最小传动角。4.4.3铰链四杆机构的运动几何方程根据铰链四杆机构极限位置和最小传动角位置，运用三角形余弦定理，得到运动几何方程：4.4.4按照给定两连架杆对应位置

设计铰链四杆机构已知铰链四杆机构的主动件与从动件之间角位移的一组对应关系，它们的初始位置角，要求设计该四杆机构。根据各个构件长度在直角坐标系XAY中的投影，建立机构的位置方程式将式改写为再将等号两边平方后相加，并整理后得设机构的杆件长度系数为将它们代入式（4-12），得到铰链四杆机构位置方程式能力训练案例4-4：已知曲柄摇杆机构的行程速度变化系数K=1.4，机架长度AD=50，摇杆长度CD=40，离机架最近的极限位置，如图4-26(a)所示。试用作图法求出曲柄AB和连杆BC的长度。解：⑴取作图长度比例尺；⑵计算机构的极位夹角；⑶按照已知条件，以AD和CD两边，以及它们的夹角，作出如图4-26(a)所示图形；⑷以AC为一边，作，与以D为圆心，以摇杆长度为半径所作的圆（活动铰链的轨迹圆）弧交于C’点；⑸以A为圆心，以为AC半径画弧，交AC’于E点。从图中量得EC，由于EC=2AB，则得到曲柄AB长度；⑹以A为圆心，以AB为半径作圆，与AC的延长线交于B点，从图中量得连杆BC长度。能力训练案例4-5:用解析法设计铰链四杆机构⑴已知条件：铰链四杆机构行程速度变化系数，摇杆的长度和摆角，机构的最小传动角。试用解析法设计铰链四杆机构。解：在MATLAB平台上，采用计算机辅助求解的主要步骤是：①参照式（4-10）建立描述铰链四杆机构运动设计的运动几何方程的函数文件；②输入已知数据：极位夹角（根据行程速度变化系数求出）、摇杆长度、摆角和最小传动角；③估计待求参数的初始值；然后使