平面四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

關(guān)于平面四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第1頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云ADCB飛機(jī)起落架B’C’三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)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=logxxy=logxABCD第2頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)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(duì)應(yīng)，后者要求急回運(yùn)動(dòng)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(gè)位置垂直地面且相差180?C’B’ABDC第3頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云QABCDE設(shè)計(jì)：潘存云鶴式起重機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)要求連桿上E點(diǎn)的軌跡為一條卵形曲線要求連桿上E點(diǎn)的軌跡為一條水平直線QCBADE三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)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。第4頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授給定的設(shè)計(jì)條件：1)幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）2)運(yùn)動(dòng)條件（給定K）3)動(dòng)力條件（給定γmin）設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法第5頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云Eφθθ一、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);已知：CD桿長(zhǎng)，擺角φ及K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。步驟如下：②任取一點(diǎn)D，作等腰三角形腰長(zhǎng)為CD，夾角為φ;③作C2P⊥C1C2，作C1P使④作△PC1C2的外接圓，則A點(diǎn)必在此圓上。⑤選定A，設(shè)曲柄為l1

，連桿為l2

，則:⑥以A為圓心，AC2為半徑作弧交于E,得：

l1=EC1/2

l2=AC1－EC1/2,AC2=l2-l1=>l1=(AC1－AC2)/2

∠C2C1P=90°－θ,交于P;90°-θPAC1=l1+l2C1C2DA第6頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云ADmnφ=θD2)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析：由于θ與導(dǎo)桿擺角φ相等，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄

a。①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任選D作∠mDn＝φ＝θ，③取A點(diǎn)，使得AD=d,則:

a=dsin(φ/2)。θφ=θAd作角分線;已知：機(jī)架長(zhǎng)度d，K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。第7頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云E2θ2ae3)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)H已知K，滑塊行程H，偏距e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。①計(jì)算:θ＝180°(K-1)/(K+1);②作C1C2

＝H③作射線C1O

使∠C2C1O=90°－θ,④以O(shè)為圓心，C1O為半徑作圓。⑥以A為圓心，AC1為半徑作弧交于E,得：作射線C2O使∠C1C2O=90°－θ。⑤作偏距線e，交圓弧于A，即為所求。C1C290°-θo90°-θAl1=EC2/2l2=AC2－EC2/2第8頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云二、按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)a)給定連桿兩組位置有唯一解。B2C2AD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(jì)要求。b)給定連桿上鉸鏈BC的三組位置有無(wú)窮多組解。A’D’B2C2B3C3ADB1C1B1C1第9頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云xyABCD1234三、給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)給定連架桿對(duì)應(yīng)位置：構(gòu)件3和構(gòu)件1滿足以下位置關(guān)系：δφψl1l2l3l4建立坐標(biāo)系,設(shè)構(gòu)件長(zhǎng)度為：l1

、l2、l3、l4在x,y軸上投影可得：l1+l2=l3+l4機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時(shí)，不影響各構(gòu)件相對(duì)轉(zhuǎn)角.

l1

cocφ

+

l2

cosδ

=

l3

cosψ

+

l4

l1

sinφ

+

l2

sinδ

=

l3

sinψ

ψi＝f(φi)

i=1,2,3…n設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)(求各構(gòu)件長(zhǎng)度)。令：

l1=1第10頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授消去δ整理得：cosφ

＝

l3

cosψ

－cos(ψ-φ)

＋l3l4l42+l32+1-l222l4P2代入移項(xiàng)得：

l2

cosδ

=l4

＋

l3

cosψ

－cosφ則化簡(jiǎn)為：cocφ＝P0cosψ

＋

P1

cos(ψ－

φ

)

＋

P2代入兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角參數(shù)，得方程組：l2

sinδ

=l3

sinψ

－sinφ令:

P0P1cocφ1＝P0cosψ1

＋

P1

cos(ψ1－

φ1

)

＋

P2cocφ2＝P0cosψ2

＋

P1

cos(ψ2－

φ2

)

＋

P2cocφ3＝P0cosψ3

＋

P1

cos(ψ3－

φ3

)

＋

P2可求系數(shù):P0、P1、P2以及:

l2

、

l3、

l4將相對(duì)桿長(zhǎng)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(duì)應(yīng)位置，則有無(wú)窮多組解。第11頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授舉例：設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)滿足連架桿三組對(duì)應(yīng)位置：φ1ψ1

φ2ψ2

φ3ψ3

45°50°90°80°135°110°φ1ψ1φ3ψ3代入方程得：

cos90°=P0cos80°+P1cos(80°-90°)+P2

cos135°=P0cos110°+P1cos(110°-135°)+P2解得相對(duì)長(zhǎng)度:

P0=1.533,P1=-1.0628,P2=0.7805各桿相對(duì)長(zhǎng)度為：選定構(gòu)件l1的長(zhǎng)度之后，可求得其余桿的絕對(duì)長(zhǎng)度。cos45°=P0cos50°+P1cos(50°-45°)+P2B1C1ADB2C2B3C3φ2ψ2l1=1l4=-l3/P1=1.442l2

=(l42+l32+1-2l3P2)1/2=1.783

l3=P0=

1.553,第12頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云D實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)當(dāng)給定連架桿位置超過(guò)三對(duì)時(shí)，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(dòng)件角位移φi位置φiψi

位置φi

ψi

1→215°10.8°4→515°15.8°2→315°12.5°5→615°17.5°3→415°14.2°6→715°19.2°2)任意取原動(dòng)件長(zhǎng)度AB3)任意取連桿長(zhǎng)度BC，作一系列圓弧;4)在一張透明紙上取固定軸D，作角位移ψiDk15)

取一系列從動(dòng)件長(zhǎng)度作同心圓弧。6)

兩圖疊加，移動(dòng)透明紙，使ki落在同一圓弧上。φiψiAC1B1第13頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云四、按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)ABCDE14325

傳送機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)CBADE6步進(jìn)式第14頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月寧夏大學(xué)專用作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云ABCD四、按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)NEM連桿作平面運(yùn)動(dòng),其上各點(diǎn)的軌跡均不相同。B,C點(diǎn)的軌跡為圓弧;其余各點(diǎn)的軌跡為一條封閉曲線。設(shè)計(jì)目標(biāo):

就是要確定一組桿長(zhǎng)參數(shù),使連桿上某點(diǎn)的軌跡滿足設(shè)計(jì)要求。第15頁(yè)，課件共18頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2