平面四杆构的设计介绍

平面四杆构的设计介绍：平面四杆机构设计，主要是根据给定的运动条件。确定机构运动简图的尺寸参数。有时为了是结构设计的可靠、合理，还应考虑几何条件和动力条件（如最小传动角）等。生产实践中的要求是多种多样的，给定的条件也各不相同，归纳起来，主要有下面两类问题：1）按照给定从动件的运动规律设计四杆机构；2）按照给定轨迹设计四杆机构平面连杆机构的功能及应用在工程实际中，平面连杆机构能完成各种各样的功能运动，因而获得广泛的应用。平面连杆机构有以下几方面的功能：1）刚体导引功能所谓刚体导引，就是机构能引导刚体（如连杆）通过一系列给定位置。具有这种功能的连杆机构，称之为刚体导引机构。2）函数生成功能所谓函数生成功能是指能精确地或近似地实现所要求的输出构件相对输入构件的某种函数关系。具有这种功能的机构，称之为函数生成机构。3）轨迹生成功能所谓轨迹生成功能是指连杆上某点通过某一预先给定轨迹的功能。具有这种功能的机构称之为轨迹生成机构。4）具有综合功能的机构二、运动设计的基本问题和方法1）基本问题平面连杆机构运动设计的任务是：在运动方案设计的基础上，根据机构所要完成的功能运动所提出的设计条件（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。除了要考虑上述各种功能运动要求外，还有一些其他要求：a.要求某连架杆为曲柄；b.要求机构运动具有连续性；c.要求最小传动角在许用传动角范围内，以保证机构有良好的传力条件；d.特殊的运动性能要求。如要求机构输出件有急回特性；要求二连架杆角速度和角加速度满足给定条件等根据以上分析，可将平面连杆机构运动设计的问题概括成下述基本问题：a.实现已知运动规律问题；（刚体导引及函数生成功能）b.实现已知轨迹问题（轨迹生成功能）2）设计方法a.实验法用作图试凑或利用图谱、表格及模型实验等来求得机构运动学参数。此方法直观简单，但精度较低，适用于精度要求不高的设计或参数预选b.几何法根据几何学原理，用几何作图法求解运动学参数。该方法直观、易懂，求解速度一般较快，但精度不高。适用于简单问题或对精度要求不高的问题求解。c.解析法以机构参数来表达各构件间的函数关系，以便按给定条件求解未知数。此法精度高，能解决较复杂的问题。随着电子计算机的广泛应用，这种方法正在得到逐步推广。【摘要】：本文主要研究了平面连杆机构的可视化输入及结构分解、运动分析与力分析的自动求解与可视化运动仿真。首先根据机构的基本组成及型转化理论，采用面向对象的思想和技术对平面连杆机构进行自然地分解；确定出了型转化法机构分析系统需要使用的对象和类；建立了合理的数据结构及适当的类等级，从而完成了整个软件系统的面向对象分析和设计模型。并用面向对象的C++语言实现了所有类的定义。其次是从面向对象的观点出发，提出了平面连杆机构图形层次结构模型。结合机构型转化法结构分析所需要的机构结构信息及机构动态模拟的方便性，充分利用面向对象的继承性、多态性等机制，建立了机构图形系统类的体系结构和合理的数据结构；给出了图形选择、旋转、拉伸等操作算法，从而开发了一套机构二维造型及运动副定义系统，实现了机构的可视化输入、机构结构信息的自动识别及结构分解的自动化。根据型转化法运动及力分析的分析算法，实现了机构运动分析及力分析的自动化。结合所绘制的机构图形给出了一定的算法，实现了机构的动态模拟。通过可视界面把机构图形的绘制（包括修改）、仿真系统参数输入、机构的动态模拟、机构的运动及力参数的仿真图形输出集于同一屏幕的不同窗口，使用户可以同时从不同的层次：数据、图形等来观察机构的运行情况。通过统一型转化单元中S型运动副结构角度的定义及修改前人建立的型转化单构件和双杆组运动分析和力分析的分析模型中的错误，使型转化运动分析与力分析的分析模型实现了统一。最后作者以WINDOWS为平台，以面向对象的VisualC++5.0为工具，编制了大量程序，实现了整个软件系统。并且给出了运用此系统对平面连杆机构进行分析的算例。【关键词】：平面连杆机构设计Designingandanalysisoftheplanarlinkagemechanism平面连杆的设计平面连杆的一般设计步骤：已知：摇杆长度CD，摆角φ，行程速比系数K机械设计,下载,资源,机械控制,机械加工,数控技术,CAD,Pro/E,UG1R&y0D&Q7V+x.L&r$\:c要求：设计曲柄摇杆机构解：1、计算极位夹角θ4c(_l:k'y1Q!j)}*y3oθ=180（K-1）/（K+1）2、任取一点D为摇杆固定铰链中心，作等腰三角形C1C2D，两腰长度等于CD，∠C1DC2=φmysearchfunds.5d6d.comM0@(v-Ek7O机械设计,下载,资源,机械控制,机械加工,数控技术,CAD,Pro/E,UG*~'?+W1^.[%S4g.Z机械|设计|控制|加工|数控|试题|论文|考研|英语|计算机|CAD|CAE%{)z0|%S)i3O:n6A7u&?3、以C1C2为一条边，分别作∠OC1C2=∠OC2C1=90°_θ。以O为圆心，OC1为半径作圆β机械,资源下载,控制,加工,数控,软件,CAD,CAE,英语,考研,试题,计算机,考证$E1W-A0j/J机械,资源下载,控制,加工,数控,软件,CAD,CAE,英语,考研,试题,计算机,考证5t-l3G{:f!L4、连接并延长C1D，交圆β于G点，连接并延长C2D，交圆β于F点。圆弧C1F和GC2上任意一点A到C1和C2的连线的夹角∠C1AC2都等于极位夹角θ。曲柄轴心A点可在这两段圆弧上选取注意：曲柄轴心A不能在FG圆弧上选取，否则机构不满运动连续性要求。mysearchfunds.5d6d.com&B7Q:D%J:f#MR#k9]1g在C1F和GC2两段圆弧上选取A点时，当A点越靠近F(或G)点时，机构最小传动角将随之减小。机械|设计|控制|加工|数控|试题|论文|考研|英语|计算机|CAD|CAE)Y4v*I4[,M1k&O'F5、A点选定后，四杆机构尺寸即确定。设曲柄长度为a，连杆长度为b,则AC1=b-amysearchfunds.5d6d.com,m3_/}2q:_*Z'G9?6zZAC2=b+a'{6h0e1d9l1@4d)g(?所以：a=(AC2-AC1)/2机械资源社区X0r5C%K)O-v(w/ab=(AC1+AC2)/2-h:D)h7K.z*J%C-p5J*F机械设计,下载,资源,机械控制,机械加工,数控技术,CAD,Pro/E,UG1U9E1C6?!p!e)u!{!PY4E2）对于给定行程速比系数K和滑块行程H时,可以用同样方法求出曲柄滑块机构2)对于摆动导杆机构,由于其导杆的摆角φ机械设计,下载,资源,机械控制,机械加工,数控技术,CAD,Pro/E,UG#p1y3H%gRF(T刚好等于其极位夹角θ,因此,只要给定曲柄长度LAB(或给定机架长度LAC)和行程速比系数K就可以由下图求得机构.下面我用平面连杆结构设计的两个基本方法图解法设计和解析法设计来分别设计两个题目。图解法设计已知曲柄摇杆机构中摇杆长CD和其摆角Ψ以及行程速比系数K，要求设计该四杆机构。设计步骤:首先，根据行程速比系数K，计算极位夹角θ，即其次，任选一点D作为固定铰链，如图所示，并以此点为顶点作等腰三角形DC2C1，使两腰之长等于摇杆长CD，∠C1DC2=Ψ。然后过C1点作C1NC1C2，再过C2点作∠C1C2M=90°-θ，得到直线C1N和C2M的交点为P。最后以线段为直径作圆，则此圆周上任一点与C1，C2连线所夹之角度均为θ。而曲柄转动中心A可在圆弧或上任取。由图可知，曲柄与连杆重叠共线和拉直共线的两个位置为和，则由以上两式可解得曲柄长度线段可由以A为圆心、为半径作圆弧与的交点E来求得，而连杆长为：由于曲柄轴心A位置有无穷多，故满足设计要求的曲柄摇杆机构有无穷多个。如未给出其他附加条件，设计时通常以机构在工作行程中具有较大的传动角为出发点，来确定曲柄轴心的位置。如果设计要求中给出了其它附加条件，则A点的位置应根据附加条件来确定。如果工作要求所设计的急回机构为曲柄滑块机构，则图中的C1，C2点分别对应于滑块行程的两个端点，其设计方法与上述相同。解析法设计．按给定连架杆对应位置设计四杆机构如图示，已知铰链四杆机构中两连架杆AB和CD的三组对应转角，即j1，y1，j2、y2，j3、y3（以ji，yi表示）。设计此四杆机构。首先，建立坐标系，使x轴与机架重合，各构件以矢量表示，其转角从x轴正向沿逆时针方向度量。根据各构件所构成的矢量封闭形，可写出下列矢量方程式：l1+l2=l4+l3将上式向坐标轴投影，可得l1cos(j2+j0)+l2cosdi=l4+l3cos(y2+y0)l1sin(j2+j0)+l2sindi=l3sin(y2+y0)如取各构件长度的相对值，即并移项，得将上两式等式两边平方后相加，整理后得为简化上式，再令G0=nG1=-n/p可得：上式含有C0,C1,C2,j0,ψ05个待定参数，由此可知，两连架杆转角对应关系最多只能给出5组，才有确定解。如给定两连架杆的初始角j0，y0，则只需给定3组对应关系即可求出C0,C1,C2,进而求出m,n,p。最后可根据实际需要决定构件AB的长度，这样其余构件长度也就确定了。相反，如果给定的两连架杆对应位置组数过多，或者是一个连续函数y=y(j)(即从动件的转角y和主动的转角j连续对应)。则因j和y的每一组相应值即可构成一个方程式，因此方程式的数目将比机构待定尺度参数的数目多，而使问题成为不可解。在这种情况下，设计要求仅能近似地得以满足。在生活中很多机器能涉及到结构相似于以上平面连杆结构（如机床，），分析或设计方法都一样。主要参考文献刘江南,郭克希编著.机械设计基础，长沙：湖南大学出版社，2009年5月。张世民编著.平面连杆机构设计.北京:高等教育出版社,1983化大年。华志宏，吕静平编著。连杆机构设计.上海科学技术出版社,1995孙宝钧主编.机械设计基础.北京:机械工业出版社,1998张莹主编.机械设计基础:下册.北京:机械工业出版社,2000