平面四杆机构结构设计
§2-4 平面四杆机构的设计 -连杆机构设计的基本问题 机构选型- 机构选型-根据给定的运动要求选择机 构的类型； 构的类型； 尺度综合-确定各构件的尺度参数 长度 尺度综合-确定各构件的尺度参数(长度 尺寸)。 尺寸 。 同时要满足其他辅助条件： 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、 结构条件(如要求有曲柄、杆长比恰当、 结构条件 运动副结构合理等) 运动副结构合理等); b)动力条件(如γmin); 动力条件( 动力条件 c)运动连续性条件等。 运动连续性条件等。 运动连续性条件等宁夏大学专用 作者： 潘存云教授
γ
平面四杆机构结构设计
三类设计要求： 三类设计要求：
1)满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如: 满足预定的运动规律，两连架杆转角对应， 满足预定的运动规律 飞机起落架、函数机构。 飞机起落架、函数机构。x A D B’ C’设计：潘存云
B设计：潘存云
A B
D C
C
y=logx 函数机构 要求两连架杆的转角 满足函数 y=logx作者： 潘存云教授
飞机起落架宁夏大学专用
平面四杆机构结构设计
三类设计要求： 三类设计要求：
1)满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如: 满足预定的运动规律，两连架杆转角对应， 满足预定的运动规律 飞机起落架、函数机构。 飞机起落架、函数机构。前者要求两连架杆转角对应，后者要求急回运动 2)满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构。 满足预定的连杆位置要求， 铸造翻箱机构。 满足预定的连杆位置要求C’ B’ B设计：潘存云
C A D
要求连杆在两个位置 垂直地面且相差180 垂直地面且相差宁夏大学专用 作者： 潘存云教授
平面四杆机构结构设计
三类设计要求： 三类设计要求：
1)满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如: 满足预定的运动规律，两连架杆转角对应， 满足预定的运动规律 飞机起落架、函数机构。 飞机起落架、函数机构。 2)满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构。 满足预定的连杆位置要求， 铸造翻箱机构。 满足预定的连杆位置要求 3)满足预定的轨迹要求，如: 鹤式起重机、搅拌机等。 满足预定的轨迹要求， 鹤式起重机、搅拌机等 满足预定的轨迹要求A C E B设计：潘存云
B C D
D
设计：潘存云
Q
Q A
搅拌机构
E
鹤式起重机 要求连杆上E点的轨 要求连杆上 点的轨 迹为一条水平直线宁夏大学专用
要求连杆上E点的轨 要求连杆上 点的轨 迹为一条卵形曲线作者： 潘存云教授
平面四杆机构结构设计
给定的设计条件： 给定的设计条件： 1)几何条件(给定连架杆或连杆的位置) 几何条件(给定连架杆或连杆的位置) 几何条件 2)运动条件(给定K) 运动条件(给定 ) 运动条件 3)动力条件(给
定γmin) 动力条件(给定γ 动力条件 设计方法：图解法、解析法、 设计方法：图解法、解析法、实验法
宁夏大学专用
作者： 潘存云教授
平面四杆机构结构设计
一、按给定的行程速比系数K设计四杆机构 按给定的行程速比系数 设计四杆机构 C2 1) 曲柄摇杆机构 已知： 杆长 摆角φ及 ， 杆长， 已知：CD杆长，摆角 及K, E 设计此机构。步骤如下： 设计此机构。步骤如下： θ φ 计算θ= ①计算 =180°(K-1)/(K+1); °
C1 90°-θ
设计：潘存云
②任取一点D,作等腰三角形 任取一点D A D θ 腰长为CD 夹角为φ; CD, 腰长为CD,夹角为 ③作C2P⊥C1C2,作C1P使 ⊥ 使 交于P ∠C2C1P=90°-θ,交于P; ° P 的外接圆， 点必在此圆上。 ④作△P C1C2的外接圆，则A点必在此圆上。 选定A 设曲柄为l 连杆为l ⑤选定A,设曲柄为 1 ,连杆为 2 ,则: A C1= l1+l2 ,A C2=l2- l1 => l1 =( A C1-A C2)/ 2 为圆心， 为半径作弧交于E, E,得 ⑥以A为圆心，A C2为半径作弧交于E,得： l1 =EC1/ 2 l2 = A C1-EC1/ 2宁夏大学专用 作者： 潘存云教授
平面四杆机构结构设计
2) 导杆机构 已知：机架长度 ， ,设计此机构。 已知：机架长度d,K,设计此机构。 分析： 分析： 由于θ 导杆摆角φ相等， 由于θ与导杆摆角φ相等，设计此 机构时， 机构时，仅需要确定曲柄 a。 。 ①计算θ=180°(K-1)/(K+1); 计算θ 180°(K- )/(K+1
m A设计：潘存云
n
φ=θ φ=θ D θ
d
任选D mDn= 作角分线; ②任选D作∠mDn=φ=θ,作角分线; ③ 取 A 点 ， 使 得 AD=d, a=dsin(φ a=dsin(φ/2)。 则 :A
设计：潘存云
φ=θ φ=θ D宁夏大学专用 作者： 潘存云教授
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3) 曲柄滑块机构 已知K 滑块行程H 已知K,滑块行程H, 偏距e 偏距e,设计此机构 。 计算: ①计算 180°(K- )/(K+1 θ=180°(K-1)/(K+1); ②作C1 C2 =H
H C1
A
90° 90°-θ 90° 90°-θ
C2
E
e
设计：潘存云
2θ
o
③作射线C1O 使∠C2C1O=90°-θ, 作射线 ° 作射线C2O使∠C1C2 O=90°-θ。 作射线 ° 为半径作圆。 ④以O为圆心，C1O为半径作圆。 为圆心， ⑤作偏距线e,交圆弧于A,即为所求。 作偏距线e 交圆弧于A 即为所求。 为半径作弧交于E, E,得 ⑥以A为圆心，A C1为半径作弧交于E,得： 为圆心， l2 = A C2-EC2/ 2 l1 =EC2/ 2宁夏大学专用 作者： 潘存云教授
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二、按预定连杆位置设计四杆机构 a)给定连杆两组位置 给定连杆两组位置 将铰链A 选在B1B2 , 将铰链 、 D 分别 选在 C1C2连线的垂直平分线上任意 连线的垂直平分线上任意 位置都能满足设计要求。 位置都能满足设计要求。 有无穷多组解。 b)给定连杆上铰链 的三组位置 给定连杆上铰链BC的三组位置 给定连杆上铰链 有唯一解。B1 B2 B1 B2 A A’
C1 C2 D D’ C1设计：潘存云
C2 C3
B3 A
D
宁夏大学专用
作者： 潘存云教授
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三、给
定两连架杆对应位置设计四杆机构 给定连架杆对应位置： 给定连架杆对应位置： y l2 构件3和构件1满足以下位置关系 满足以下位置关系： 构件 和构件 满足以下位置关系： B 2 δ 1 ψi=f (φi ) i =1, 2, 3…n l1 φ 4 设计此四杆机构(求各构件长度) 设计此四杆机构(求各构件长度)。A 建立坐标系,设构件长度为： 建立坐标系,设构件长度为：l1 、l2、l3、l4 l1+l2=l3+l4 在x,y轴上投影可得： x,y轴上投影可得： 轴上投影可得
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