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1、寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,24 平面四桿機構的設計,連桿機構設計的基本問題,機構選型根據給定的運動要求選擇機 構的類型；,尺度綜合確定各構件的尺度參數(長度 尺寸)。,同時要滿足其他輔助條件：,a)結構條件（如要求有曲柄、桿長比恰當、 運動副結構合理等）;,b)動力條件（如min）;,c)運動連續(xù)性條件等。,寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,
2、設計：潘存云,設計：潘存云,飛機起落架,三類設計要求：,1)滿足預定的運動規(guī)律，兩連架桿轉角對應，如: 飛機起落架、函數機構。,函數機構,要求兩連架桿的轉角滿足函數 y=logx,寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,設計：潘存云,三類設計要求：,1)滿足預定的運動規(guī)律，兩連架桿轉角對應，如: 飛機起落架、函數機構。前者要求兩連架桿轉角對應，后者要求急回運動,2)滿足預定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機構。,要求連桿在兩個位置垂直地面且相差180,寧夏大學專用
3、 作者： 潘存云教授,設計：潘存云,設計：潘存云,鶴式起重機,攪拌機構,要求連桿上E點的軌跡為一條卵形曲線,要求連桿上E點的軌跡為一條水平直線,,三類設計要求：,1)滿足預定的運動規(guī)律，兩連架桿轉角對應，如: 飛機起落架、函數機構。,2)滿足預定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機構。,3)滿足預定的軌跡要求，如: 鶴式起重機、攪拌機等。,寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,給定的設計條件：,1)幾何條
4、件（給定連架桿或連桿的位置）,2)運動條件（給定K）,3)動力條件（給定min）,設計方法：圖解法、解析法、實驗法,寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,設計：潘存云,,,,,,,一、按給定的行程速比系數K設計四桿機構,1) 曲柄搖桿機構,計算180(K-1)/(K+1);,已知：CD桿長，擺角及K， 設計此機構。步驟如下：,任取一點D，作等腰三角形 腰長為CD，夾角為;,作C2PC1C2，作C1P使,作P C1C2的外接圓，則A點必在此圓上。,選定A，設曲柄為l1 ，連桿為l2
5、，則:,以A為圓心，A C2為半徑作弧交于E,得： l1 =EC1/ 2 l2 = A C1EC1/ 2,,A C2=l2- l1,= l1 =( A C1A C2)/ 2,C2C1P=90,交于P;,A C1= l1+l2,,寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,設計：潘存云,設計：潘存云,,2) 導桿機構,分析： 由于與導桿擺角相等，設計此 機構時，僅需要確定曲柄 a。,計算180(K-1)/(K+1);,任選D作mDn，,取A點，使得AD=d, 則: a=dsin(/2)。,作
6、角分線;,已知：機架長度d，K，設計此機構。,寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,設計：潘存云,,,,3) 曲柄滑塊機構,已知K，滑塊行程H，偏距e，設計此機構 。,計算: 180(K-1)/(K+1);,作C1 C2 H,作射線C1O 使C2C1O=90,,以O為圓心，C1O為半徑作圓。,以A為圓心，A C1為半徑作弧交于E,得：,作射線C2O使C1C2 O=90。,作偏距線e，交圓弧于A，即為所求。,l1 =EC2/ 2,l2 = A C2EC2/ 2,寧夏大學專用
7、 作者： 潘存云教授,設計：潘存云,二、按預定連桿位置設計四桿機構,a)給定連桿兩組位置,有唯一解。,,,,,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計要求。,b)給定連桿上鉸鏈BC的三組位置,有無窮多組解。,寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,設計：潘存云,三、給定兩連架桿對應位置設計四桿機構,給定連架桿對應位置： 構件3和構件1滿足以下位置關系：,
8、建立坐標系,設構件長度為：l1 、l2、l3、l4,在x,y軸上投影可得：,機構尺寸比例放大時，不影響各構件相對轉角.,l1 coc + l2 cos = l3 cos + l4,l1 sin + l2 sin = l3 sin ,if (i ) i =1, 2, 3n 設計此四桿機構(求各構件長度)。,,令： l1 =1,寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,代入移項得： l2 cos = l4 l3 cos cos ,則化簡為：cocP0 cos P1 cos( ) P2,代入兩
9、連架桿的三組對應轉角參數，得方程組：,l2 sin = l3 sin sin ,,coc1P0 cos1 P1 cos(1 1 ) P2,coc2P0 cos2 P1 cos(2 2 ) P2,coc3P0 cos3 P1 cos(3 3 ) P2,,可求系數:P0 、P1、P2,以及: l2 、 l3、 l4,將相對桿長乘以任意比例系數，所得機構都能滿足轉角要求。若給定兩組對應位置，則有無窮多組解。,寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,舉例：設計一四桿機構滿足連架桿三組對應位置：,
10、代入方程得：,cos90 =P0cos80 +P1cos(80-90) +P2,cos135=P0cos110+P1cos(110-135)+P2,解得相對長度: P0 =1.533, P1=-1.0628, P2=0.7805,各桿相對長度為：,選定構件l1的長度之后，可求得其余桿的絕對長度。,cos45 =P0cos50 +P1cos(50-45) +P2,l1=1,l4 =- l3 / P1 =1.442,l2 =(l42+ l32+1-2l3P2 )1/2 =1.783,l3 = P0 = 1.553,,寧夏大學專用
11、 作者： 潘存云教授,設計：潘存云,,,實驗法設計四桿機構,當給定連架桿位置超過三對時，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，作原動件角位移i,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2)任意取原動件長度AB,3)任意取連桿長度BC，作一系列圓弧;,4)在一張透明紙上取固定軸D，作角位移i,5) 取一系列從動件長度作同心圓弧。,6) 兩圖疊加，移動透明 紙，使ki落在同一圓 弧上。,寧夏大學專用
12、 作者： 潘存云教授,設計：潘存云,設計：潘存云,四、按預定的運動軌跡設計四桿機構,攪拌機構,寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,設計：潘存云,四、按預定的運動軌跡設計四桿機構,連桿作平面運動,其上各點的軌跡均不相同。,B, C點的軌跡為圓弧;,其余各點的軌跡為一條 封閉曲線。,設計目標: 就是要確定一組桿長參數, 使連桿上某點的軌跡滿足設計要求。,寧夏大學專用
13、 作者： 潘存云教授,設計：潘存云,,寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,設計：潘存云,,寧夏大學專用 作者： 潘存云教授,本章重點：,1.四桿機構的基本形式、演化及應用；,2.曲柄存在條件、傳動角、壓力角、死點、急回特性：極位夾角和行程速比系數等物理含義，并熟練掌握其確定方法；,3.掌握按連桿二組位置、三組位置、連架桿三組對應位置、行程速比系數設計四桿機構的原理與方法。,
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