机械原理--平面连杆机构解析综合.ppt

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1、平面连杆机构运动设计的基本问题与方法1、基本问题平面连杆机构运动设计：在型综合的基础上，根据机构所要完成的功能而提出的设计条件（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。1）实验法3）解析法2）几何法2、设计方法尺度综合1）实现已知运动规律问题如实现刚体导引及函数生成功能，或要求输出件具有急回特性等。2）实现已知轨迹问题主要指设计轨迹生成机构的问题第五章连杆机构的分析与综合5—1平面连杆机构解析综合刚体导引机构的运动设计轨迹生成机构的运动设计函数生成机构的运动设计平面多杆机构的设计一刚体的

2、位移矩阵1i逆时针方向为正！(a)刚体位移矩阵(5—3)平移矩阵(5—3)旋转矩阵二刚体导引机构的运动设计此类机构的设计问题：给定连杆若干位置参数xPi、yPi、i（i=1,2,...,n）要求设计此平面连杆机构。求解的关键在于设计相应的连架杆（导引杆），要列出其设计方程(即位移约束方程)。PiBCADS1P1Siixy1、R-R连架杆（导引杆）的位移约束方程B的位移约束方程——定长方程为(xBi-xA)2+(yBi-yA)2=(xB1-xA)2+(yB1-yA)2(i=2,3,…n)BiA(xA,yA)12B2

3、B1(xB1,yB1)1ixyO12i（一）、刚体导引机构运动设计（i=2,3,...,n)（1）由连杆上给定的P点的位置xPi、yPi（i=1,2,...,n)和1i=i-1(i=2,3,…,n),求刚体(连杆)位移矩阵D1i。BiA(xA,yA)12B2B1(xB1,yB1)1ixyOP1P2Pi（2）求xBi、yBi（i=2,3,...,n)和xB1、yB1,之间的关系式为R-R连架杆（导引杆）的设计步骤（4）将由步骤(2)求得的xBi、yBi（i=2,3,...,n)代入上式，得到（n-1）个设

4、计方程。共有4个未知量：xA、yA、xB1、yB1n=5（给定连杆五个位置）时可得一组确定解。（3）根据导引杆的定长条件，得到导引杆的（n-1）个约束方程为（i=2,3,...,n)（5）求解上述（n-1）个设计方程，即可求得未知量。注意：2、P-R连架杆（导引杆）的位移约束方程C点的位移约束方程——定斜率方程为：1j12xOyS1S2SjP1P2PjC2C1(xC1,yC1)CjAB1（i=2,3,...,n)（1）由连杆上给定的P点的位置xPi、yPi（i=1,2,...,n)和1i=i-1(i=2,3,

5、…,n),求刚体(连杆)位移矩阵D1i。（2）求xCi、yCi（i=2,3,...,n)和xC1、yC1,之间的关系式为P-R连架杆（导引杆）的设计步骤（3）根据定斜率条件得到（n-2）个约束方程为（i=3,4,...,n)滑块的导路方向线与x轴的正向夹角为（4）将由步骤(2)求得的xCi、yCi（i=3,...,n)代入上式，得到（n-2）个设计方程。共有2个未知量：xC1、yC1n=4（给定连杆4个位置）时可得一组确定解。（5）求解上述（n-2）个设计方程，即可求得未知量。注意：例1设计一曲柄滑块机构，要求能导引连杆

6、平面通过以下三个位置：P1(1.0,1.0);P2(2.0,0);P3(3.0,2.0),12=30°，13=60°。解1、导引滑块（P-R导引杆）设计根据已知条件,求刚体位移矩阵D12，D13:AB1C1P1xyeP2B2C2B3P3C3求(xC2,yC2)和(xC3,yC3)与(xC1,yC1)的关系将(xC2,yC2)及(xC3,yC3)与(xC1,yC1)代入约束方程（i=3,...,n)C1的轨迹为一圆，此轨迹圆上任选一点均能满足题设条件得若令xC1=0,则yC1=4.4262AB1C1B3B2P3P1P2

7、xyeC2C3从而，滑块的导路方向线与x轴的正向夹角为2、导引曲柄（R-R）设计（i=2,3,...,n)取曲柄固定铰链中心A=[0,-2.4]T由上述计算结果可计算出各构件相对尺寸为：偏距由于lBC>lAB+e,故曲柄存在。设计所得的机构为曲柄滑块机构。AB1C1B3B2P3P1P2xyeC2C3三轨迹生成机构的运动设计根据给定轨迹上若干个点Pi（i=1,2,…,n)的位置坐标xPi、yPi，要求设计四杆机构。1、平面铰链四杆轨迹生成机构（1）、根据定长条件，建立一组约束方程：（i=2,3,...,n)而AB1BiC

8、1CiPiP1xyDO2、曲柄滑块轨迹生成机构平面铰链四杆机构最多可实现轨迹上9个给定点。当n=8时，可求得唯一一组解，即最多可实现轨迹上8个给定点。xABiCiPiy（i=2,3,...,n)（i=2,3,...,n)（2）、讨论解（1）、建立约束方程四函数生成机构的运动设计已知两连架杆对应位置—（或—s）