当前课程知识点：机械原理 > 第四章 连杆机构及其设计 > 4.4平面四杆机构的设计 > 4.4.1 连杆机构设计的基本问题和方法
在我们掌握了平面四杆机构的运动特性之后
接下来
我们看一下平面四杆机构的设计问题
谈到平面机构的设计问题
我们先要分析平面连杆机构设计的基本问题有哪些
以及我们采用什么样的方法
来完成这些设计
关于平面连杆机构
我们着重讨论平面四杆机构的设计
我们将重点讨论以下三个设计问题
一是按连杆的预定位置来设计
第二个问题是按照两个连架杆的
预定位置来设计
第三个设计问题
我们按照给定的行程数比系数来设计
也就是设计一个四杆机构
实现预期的急回运动特性
那么什么是机构的设计
我们来看一下这个关系
在我们已知机构的运动尺寸和结构
要得到机构的运动规律
这个过程我们称为机构的分析
那么反过来
已知运动规律
我们要求出机构的结构
以及相应的运动尺寸
这个过程我们称之为机构的设计
也叫机构综合
根据实际的需求
我们通常把机构的设计问题分为这么几类
第一类
需要满足预定的运动规律
我们也称为函数综合问题
第二类
是要满足预定的连杆位置要求
这一类问题
我们称为位置综合问题
也称为刚体导引问题
第三类
满足预定的轨迹要求
我们也把它称为轨迹综合问题
那么这三类机构设计问题
具体的要求是什么
我们首先来看第一类
满足预定的运动规律
也就是函数综合问题
这类设计问题是要求两个连架杆的转角
按照满足预定的连架杆规律来实现
也就是一个连架杆到达什么样的位置
那么另外一个连架杆
应当到达对应的位置
两个连架杆之间的位移
应该满足一定的函数关系
我们来看这样一个示例
这是一个四杆机构
当其中一个连架杆转过一个角度之后
我们期望另外一个连架杆
也能转过一个对应的角度
这两个角度是按照一定的函数关系给出的
那我们设计这个机构
就是要使得设计出的机构
两个连架杆的转角
刚好满足给定的函数关系
这是一个具体的应用示例
是大巴车上的车门
开闭的系统
这两个车门
要求在从开到关闭这个过程
一个顺时针转过90°
另外一个则要求逆时针转过90°
那么我们要设计这样一个机构
来使得这两个车门
对应的两个连架杆转过的角度
刚好满足这样要求的一个对应关系
这就是我们要求的
按照预定的运动规律
来实现一个机构
那么第二类问题
称为满足预定的连杆位置要求
也称为位置综合问题
我们知道连杆的定义以及它的运动
它通常是做一个平面的复合运动
我们看这样一个示例
这是飞机的起落架
那么我们要控制的是连接轮子的连杆
它的运动
连杆的位置
主要是两个
一是收起的状态
一是放下的状态
那么我们通过构造这样一个四杆机构
使得与轮子相连的连杆
能够在收起状态
和放下状态到达预定的位置
这是另外一个实例
是一个铸造的翻砂机构
我们要控制的对象是这个沙箱
从运动要求的角度
要求这个沙箱
有翻下和立起的两个状态
那么我们就需要构造这样一个机构
使得连杆连接了这个沙箱
能够到达翻起和平放的状态
也就是我们预期实现的两个位置
第三类问题是满足预定的轨迹要求
也称为轨迹综合问题
这一类问题是要求我们设计一个机构
使得机构中间某一个构件上面的某一个点
能够按照我们预期的一个运动轨迹来运动
比如这个机构这是一个大吊车
它事实上是由一个四杆机构形成的
那么我们希望通过合理的设计
使得吊臂也就是连杆上面的某一点
在这个机构的运动过程中
能够近似的实现一段水平的轨迹运动
那么这段水平的轨迹运动就是我们预期的运动规律
而我们需要构造这样一个四杆机构
来实现这段轨迹
我们再看一个轨迹综合的问题
这是一个搅拌机构
我们通过一个四杆机构来实现
使得连杆上面的某一点
能够按照一个预设的轨迹
来实现运动
这个轨迹
是根据我们对液料搅拌的需求来设计的
也就是我们给出这样的轨迹
然后我们需要去构造这个四杆机构
使得连杆上这一点
是按照这个轨迹来运动的
这是我们应用中通常遇到的三类问题
那么要完成这样的设计
我们通常采用一些什么样的方法
传统上的设计
我们通常采用三类方法
第一类称为作图法
它针对一些相对简单的设计
设计过程也比较简单
明确 但是由于受限于作图的精度
那么设计结果的精度也会受到影响
第二类 解析法
解析法通常是需要根据设计目标
来建立方程
形成方程组
通过求解未知量得到我们的设计目标
那么这些未知量
通常就是机构的运动尺寸
我们通过解方程可以得到机构的运动尺寸
以及我们设计的结构
第三类 实验法
这一类
通常来解决一些作图法和解析法
难以解决的问题
作图法针对简单的问题
而解析法则需要建立方程
建立数学的模型
那么对某些设计问题
我们很难通过一个数学模型来描述
或者描述过程会非常复杂
那么我们可以采用实验法
通过把一些实验的结果形成数据图表
在设计过程中间
我们只需要去查这些图表
来获得我们想要的设计数据和设计结果
那么在实际应用中
我们需要根据这三种方法的特点来灵活运用
在后面的讨论中
我们将重点地以更直观简单的图解法
来讨论平面四杆机构的典型的几个设计问题
好 关于连杆机构的设计问题
以及对应的设计方法
我们就讨论到这里
谢谢大家
-1.1 概述
--1.1 概述
-1.2 课程研究的对象及内容
-1.3 学习的目的和意义
-1.4 课程学习的方法和要点
-第一章 绪论--1.4 课程学习的方法和要点
-2.1机构结构分析
-2.2 机构的组成和分类
-2.3机构运动简图
-2.4机构自由度的计算
-2.5计算平面机构自由度时应注意事项
--2.5.3虚约束
-2.6平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
-2.6平面机构的组成原理、结构分类及结构分析--作业
-3.1机构运动分析的目的和方法
-3.2用瞬心法作机构的运动分析
-3.3用图解法作机构的运动分析
-3.4 瞬心法和矢量方程图解法的综合应用
-3.4 瞬心法和矢量方程图解法的综合应用--作业
-4.1 平面连杆机构的特点及应用
-4.2 平面四杆机构的类型和应用
-4.3平面四杆机构的一些基本知识
-4.4平面四杆机构的设计
-4.4平面四杆机构的设计--作业
-5.1 凸轮机构的应用和分类
-5.2 推杆的运动规律
-5.3 凸轮轮廓曲线设计
-5.4 凸轮机构基本尺寸的确定
-5.4 凸轮机构基本尺寸的确定--作业
-6.1 齿轮机构的特点及类型
-6.2 齿轮的齿廓曲线
-6.3 渐开线齿廓及其啮合特点
-6.4 渐开线标准齿轮各部分的名称和尺寸
-6.5渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
-6.6渐开线齿廓的切制原理与根切现象
-6.7变位齿轮概述
-6.8斜齿圆柱齿轮传动
-6.9直齿锥齿轮传动
-6.10蜗杆传动
--6.10蜗杆传动
-6.10蜗杆传动--作业
-7.1齿轮系及其分类
-7.2定轴轮系的传动比
-7.3周转轮系的传动比
-7.4复合轮系的传动比
-7.5轮系的功能
-7.5轮系的功能--作业
-8.1概述
--8.1概述
-8.2 机械的运动方程式
-8.3 稳定运转状态下的机械的周期性速度波动及其调节
-8.3 稳定运转状态下的机械的周期性速度波动及其调节--作业
