平面四杆机构的设计

机构选型－根据给定的运动要求选择机构的类型；尺度综合－确定各构件的尺度参数(长度尺寸)。同时要满足其他辅助条件：a)结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、运动副结构合理等）;b)动力条件（如γmin）;c)运动连续性条件等。γ§4－4平面四杆机构的设计1.连杆机构设计的基本问题平面连杆机构在工程实际中应用十分广泛。根据工作对机构所要实现运动的要求，这些范围广泛的应用问题，通常可归纳为三大类设计问题。●实现刚体给定位置的设计在这类设计问题中，要求所设计的机构能引导一个刚体顺序通过一系列给定的位置。该刚体一般是机构的连杆。图示的铸造造型机砂箱翻转机构，砂箱固结在连杆BC上，要求所设计的机构中的连杆能依次通过位置Ⅰ，Ⅱ，以便引导砂箱实现造型振实和拔模两个动作。这类设计问题通常称为刚体导引机构的设计。●实现预定运动规律的设计在这类设计问题中，要求所设计机构的主、从动连架杆之间的运动关系能满足某种给定的函数关系。这类设计问题通常称为函数生成机构的设计。如车门开闭机构，工作要求两连架杆的转角满足大小相等而转向相反的运动关系，以实现车门的开启和关闭；又如在工程实际的许多应用中，要求在主动连架杆匀速运动的情况下，从动连架杆的运动具有急回特性，以提高劳动生产率。●实现预定轨迹的设计在这类设计问题中，要求所设计的机构连杆上一点的轨迹，能与给定的曲线相一致，或者能依次通过给定曲线上的若干有序列的点。这类设计问题通常称为轨迹生成机构的设计。例如鹤式起重机工作要求连杆上吊钩滑轮中心E点的轨迹为一直线，以避免被吊运的物体作上下起伏。●平面连杆机构的设计方法大致可分为图解法、解析法和实验法三类。图解法解析法实验法直观性强、简单易行。对于某些设计往往比解析法方便有效，它是连杆机构设计的一种基本方法。设计精度低，不同的设计要求，图解的方法各异。对于较复杂的设计要求，图解法很难解决。解析法精度较高，但计算量大，目前由于计算机及数值计算方法的迅速发展，解析法已得到广泛应用。实验法通常用于设计运动要求比较复杂的连杆机构，或者用于对机构进行初步设计。2.用作图法设计四杆机构a)给定连杆两组位置有唯一解。c)给定连杆四组位置B1C1B2C2AD将铰链A、D分别选在B1B2，C1C2连线的垂直平分线上任意位置都能满足设计要求。b)给定连杆上铰链BC的三组位置有唯一解，但设计复杂，不讨论。有无穷多组解。A’D’B1C1B2C2B3C3AD2.1刚体导引机构的设计φθθ2.2按给定的行程速比系数K设计四杆机构a)曲柄摇杆机构①计算θ＝180°(K-1)/(K+1);已知：CD杆长，摆角φ及K，设计此机构。步骤如下：②任取一点D，作等腰三角形腰长为CD，夹角为φ;③作C2P⊥C1C2，作C1P使④作△PC1C2的外接圆，则A点必在此圆上。⑤选定A，设曲柄为a，连杆为b，则AC1=a+b,⑥以A为圆心，AC2为半径作弧交于E,得：a=EC1/2b=AC1－EC1/290°-θPAEC1C2AC2=b-a，故有：a=(AC1－AC2)/2D∠C2C1P=90°－θ,交于P;2θC1C2eb)曲柄滑块机构H90°-θoAE已知K，滑块行程H，偏距e，设计此机构。①计算θ＝180°(K-1)/(K+1);②作C1C2＝H③作射线C1O使∠C2C1O=90°－θ,④以O为圆心，C1O为半径作圆。⑥以A为圆心，AC1为半径作弧交于E,得：a=EC2/2b=AC2－EC2/2作射线C2O使∠C1C2O=90°－θ。90°-θ⑤作偏距线e，交圆弧于A，即为所求。已知固定铰链点A、D，设计四杆机构，使得两个连架杆可以实现三组对应关系函数生成机构刚体导引机构？2.3函数生成机构的设计d刚化反转法以CD杆为机架时看到的四杆机构ABCD的位置相当于把以AD为机架时观察到的ABCD的位置刚化，以D轴为中心转过得到的。21低副可逆性；机构在某一瞬时，各构件相对位置固定不变，相当于一个刚体，其形状不会随着参考坐标系不同而改变。设计一四杆机构,实现连架杆预定对应位置ABCD1234B1f10B2f12E112E2EAD1）用反转法求相对位置、相对运动轨迹。B2C2fAB1C1DB2'A'C2'B1B2f10f1212AD10E1E2B2'●试设计铰链四杆机构,实现连架杆两对对应位置.12C1例.已知:LAB、LAD、f10、f12、10、12.ABCD1234铰链四杆机构AB1C1D为所求.以mL=…作图.LBC=mLB1C1=、LCD=mLC1D=.……★已知点(B)绕未知点(C)的转动中心(D)反转.B1B2f10f1212AD10E1E2E313f13B312B2'●12B3'C1设计铰链四杆机构,实现连架杆三对对应位置.铰链四杆机构AB1C1D为所求.本章重点：1.四杆机构的基本形式、演化及应用；2.曲柄存在条件、传动角γ、压力角α、死点、急回特性：极位夹角和行程速比系数等物理含义，并熟练掌握其确定方法；3.掌握按连杆二组位置、三组位置、行程速比系数设计四杆机构的原理与方法。