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1.24平面四连杆机构的设计,连杆机构设计的基本问题,机构的选择,机构的类型根据给定的运动要求选择;比例尺综合确定了各部件的比例尺参数(长度尺寸)。,同时满足其他辅助条件:,a)结构条件(如曲柄、杆长比是否合适,运动副的结构是否合理等);,b)动力条件(如min) ;, c) 运动连续性条件等 ,1, 设计: 潘存云, 设计: 潘存云, 飞机起落架, 三类设计要求: 1) 满足预定运动规律, 两连杆角度对应,如:飞机起落架、功能机构。,作用机制, 要求二连杆的转动角度满足函数y=logx,2,设计:潘存云,三类设计要求:1)满足预定运动规律,二连杆角度对应,如:飞机起落架、功能体。前者要求两根连杆的角部对应,后者

2、需要快速回位运动的,2)满足预定的连杆位置要求,如铸箱转动机构。,要求连杆在两个位置与地面垂直,相差180,3,设计:潘存云,设计:潘存云,天车吊车,搅拌机构,要求连杆上E点的轨迹为椭圆曲线,要求连杆上的E为椭圆曲线。该点的轨迹是一条水平直线。设计要求有三类: 1)满足预定的运动规律,两连杆对应旋转角度,如:飞机起落架和功能机构。,2)满足预定的连杆位置要求,如铸件翻转机构。,
3、设计比例系数为K的四杆机构, 1)曲柄摇杆机构,计算180(K-1)/(K+1);已知:CD杆长度、摆角和K,设计该机构。步骤如下: ,取任意一点D,作一个腰长为CD,夹角为 的等腰三角形;, 选取A,曲柄为l1,连杆为l2,则: 以A为圆心,A C2 为半径,做圆弧与E相交,得到: l1 =EC1/ 2 l2 = A C1EC1/ 2 ,A C2= l2- l1,= l1 =( A C1A C2)/ 2, C2C1P=90, 相交于 P;, A C1= l1+l2,6, 设计者:潘存云, 设计者:潘存云, 2) 指南连杆机构,分析:由于导向杆的摆角相等,设计此机构

4.只需要确定曲柄a。,计算180(K-1)/(K+1);,选择D作为mDn,取A点使得AD=d,则:a=dsin(/2)。,为角平分线;已知:框架长度d,K,设计此机构。,7、设计:潘存云,3)曲柄滑块机构,已知K,滑块行程H,偏移距离e,设计此机构。,计算:180(K-1)/(K+1);,当C1 C2 H,当射线C1O 令C2C1O=90,以O为圆心,C1O为半径做圆。, 以A为圆心,A和C1为半径,作一条与E相交的圆弧,得: ,使射线C2O,使C1C2O=90。, 制作偏移线 e,并在 A 处与弧相交,这是所需的。,l1 =EC2/ 2,l2 = A C2EC2/ 2,8,设计:潘存云, 2.按预定连杆位置设计 4

5. 连杆机构, a) 给定连杆的两组位置,有一个唯一的解决方案。,铰链A和D选择在B1B2和C1C2连接处垂直平分线上的任意位置,可以满足设计要求。,b) 给定三组铰链 BC 在连杆上的位置,有无穷多组解。,9、设计:潘存云设计铰链四杆机构,3.给定两连杆的对应位置,设计一个四杆机构,并给出连杆的对应位置:元件3和元件1满足如下位置关系: ,建立一个坐标系,设元件长度为:l1,l2,l3,l4,投影在x,y轴上,可以得到:,当机构尺度放大时,各元件的相对旋转角度为不受影响。, l1 coc + l2 cos = l3 cos + l4, l1 sin + l2 sin = l3 sin ,if (i ) i =1, 2, 3n 设计这个四杆机构(求每个杆件的长度)。,制作:
6. l1 = 1, 10,代入移位项得到: l2 cos = l4 l3 cos cos ,则简化为: cocP0 cos P1 cos( ) P2,代入两者对应的三组旋转角度参数连杆,得到方程组: ,l2 sin = l3 sin sin , cos1 P1 cos(1 1 ) P2, cos2 P1 cos(2 2 ) P2, cos3 P1 cos(3 3 ) P2 可求出系数: P0,P1,P2,和:l2,l3,l4,将相对杆长乘以任意比例系数,得到的机构可以满足转角的要求。给定两组对应的位置,有无穷多组解。,11、例:设计四连杆机构,满足三组连杆的对应位置: ,代入
7、方程为:,cos90 = +P1cos(80-90) +P2,=+P1cos(110-135)+P2,得到解的相对长度:P0 =1.533, P1=-1.0628, P2= 0.7805,每根杆的相对长度为:选择杆件l1的长度后,可以得到剩余杆的绝对长度。,cos45 = +P1cos(50-45) +P2,l1=1,l4 =- l3 / P1 =1.442,l2 =(l42+ l32+1-2l3P2 )1/2 =1.783,l3 = P0 = 1.553,12,设计:潘存云,四连杆机构的实验设计,当给定的连杆位置超过三对时,一般不可能有准确的解。
8. 近似解只能通过优化或反复试验获得。, 1) 首先在一张纸上取固定轴 A 的位置,求原动机的角位移 i, 2) 任意取原动机 AB 的长度,3) 取连接的长度任意杆BC设计铰链四杆机构,作一系列圆弧;, 4) 取一张透明纸上的固定轴D,作角位移i, 5) 取一系列从动长度为同心圆弧。,6) 将两张图片叠加,移动透明纸,使ki落在同一弧线上。,13、设计:潘存云,设计:潘存云,4、根据预定运动轨迹设计四杆机构、搅拌机构,14、设计:潘存云,4。根据预定的运动轨迹设计四连杆机构,连杆在一个平面内运动,其上各点的轨迹不同。, B点和C点的轨迹是圆弧;其他点的轨迹是闭合曲线。, 设计目标:确定一组杆长参数,使连杆上一点的轨迹满足设计要求。,15、设计:潘存云,16,设计:潘存云,17,本章重点: 1、四连杆机构的基本形式、演变及应用;2、曲柄、传动角、压力角、死点、紧急返回的存在条件特点:极角、行驶速比系数等物理意义,掌握其确定方法;四连杆机构的原理与方法。,18, 而连杆在平面内运动,其上各点的运动轨迹不同。, B点和C点的轨迹是圆弧;其他点的轨迹是闭合曲线。, 设计目标:确定一组杆长参数,使连杆上一点的轨迹满足设计要求。,15、设计:潘存云,16,设计:潘存云,17,本章重点: 1、四连杆机构的基本形式、演变及应用;2、曲柄、传动角、压力角、死点、紧急返回的存在条件特点:极角、行驶速比系数等物理意义,掌握其确定方法;四连杆机构的原理与方法。,18, 而连杆在平面内运动,其上各点的运动轨迹不同。, B点和C点的轨迹是圆弧;其他点的轨迹是闭合曲线。, 设计目标:确定一组杆长参数,使连杆上一点的轨迹满足设计要求。,15、设计:潘存云,16,设计:潘存云,17,本章重点: 1、四连杆机构的基本形式、演变及应用;2、曲柄、传动角、压力角、死点、紧急返回的存在条件特点:极角、行驶速比系数等物理意义,掌握其确定方法;四连杆机构的原理与方法。,18, B点和C点的轨迹是圆弧;其他点的轨迹是闭合曲线。, 设计目标:确定一组杆长参数,使连杆上一点的轨迹满足设计要求。,15、设计:潘存云,16,设计:潘存云,17,本章重点: 1、四连杆机构的基本形式、演变及应用;2、曲柄、传动角、压力角、死点、紧急返回的存在条件特点:极角、行驶速比系数等物理意义,掌握其确定方法;四连杆机构的原理与方法。,18, B点和C点的轨迹是圆弧;其他点的轨迹是闭合曲线。, 设计目标:确定一组杆长参数,使连杆上一点的轨迹满足设计要求。,15、设计:潘存云,16,设计:潘存云,17,本章重点: 1、四连杆机构的基本形式、演变及应用;2、曲柄、传动角、压力角、死点、紧急返回的存在条件特点:极角、行驶速比系数等物理意义,掌握其确定方法;四连杆机构的原理与方法。,18, 使连杆上一点的轨迹满足设计要求。,15、设计:潘存云,16,设计:潘存云,17,本章重点: 1、四连杆机构的基本形式、演变及应用;2、曲柄、传动角、压力角、死点、紧急返回的存在条件特点:极角、行驶速比系数等物理意义,掌握其确定方法;四连杆机构的原理与方法。,18, 使连杆上一点的轨迹满足设计要求。,15、设计:潘存云,16,设计:潘存云,17,本章重点: 1、四连杆机构的基本形式、演变及应用;2、曲柄、传动角、压力角、死点、紧急返回的存在条件特点:极角、行驶速比系数等物理意义,掌握其确定方法;四连杆机构的原理与方法。,18, 极角、行驶速比系数等物理意义,掌握它们的确定方法;四连杆机构的原理与方法。,18, 极角、行驶速比系数等物理意义,掌握它们的确定方法;四连杆机构的原理与方法。,18,








