整理机械原理课程设计连杆机构B4

1、精品文档机械原理课程设计任务书题目：连杆机构设计B4-b姓名：GHGH班级：机械设计制造及其自动化 2006级7班设计参数转角关系的期望函数连架杆转角范围计算间隔设计计算«m®m手工编程确定：a,b,c,d四杆的长度,以及在一个工 作循环内每一计算 间隔的转角偏差值60 °85 °2 °0.5 °y= In x1 三 x 三 2设计要求：1. 用解析法按计算间隔进行设计计算；2. 绘制3号图纸1张,包括：(1) 机构运动简图；(2) 期望函数与机构实现函数在计算点处的比照表；(3) 根据比照表绘制期望函数与机构实现函数的位移比照图;3

2、. 设计说明书一份；4. 要求设计步骤清楚,计算准确.说明书标准.作图要符合国家标 按时独立完成任务.目录第1节 平面四杆机构设计 .3.1.1连杆机构设计的根本问题 3.1.2作图法设计四杆机构 3.1.3解析法设计四杆机构 3.第2节设计介绍5.2.1按预定的两连架杆对应位置设计原理 52.2按期望函数设计6.第3节 连杆机构设计8.3.1连杆机构设计&3.2变量和函数与转角之间的比例尺 8.3.3确定结点值8.3.4确定初始角r、09.3.5杆长比m,n,l确实定 133.6检查偏差值：错误！未定义书签.3.7杆长确实定 133.8连架杆在各位置的再现函数和期望函数最小差值 确实

3、定.15总结1.8参考文献19附录错误！未定义书签.第 1 节 平面四杆机构设计1.1 连杆机构设计的根本问题连杆机构设计的根本问题是根据给定的要求选定机构的型 式,确定各构件的尺寸,同时还要满足结构条件(如要求存在曲 柄、杆长比恰当等) 、动力条件(如适当的传动角等)和运动连 续条件等.根据机械的用途和性能要求的不同, 对连杆机构设计的要求 是多种多样的,但这些设计要求可归纳为以下三类问题：(1) 预定的连杆位置要求；(2) 满足预定的运动规律要求；(3) 满足预定的轨迹要求 ;连杆设计的方法有：解析法、作图法和实验法.1.2 作图法设计四杆机构对于四杆机构来说, 当其铰链中央位置确定后,

4、各杆的长度 也就确定了. 用作图法进行设计, 就是利用各铰链之间相对运动 的几何关系,通过作图确定各铰链的位置, 从而定出各杆的长度. 根据设计要求的不同分为四种情况 ：(1) 按连杆预定的位置设计四杆机构(2) 按两连架杆预定的对应角位移设计四杆机构(3) 按预定的轨迹设计四杆机构(4) 按给定的急回要求设计四杆机构1.3 解析法设计四杆机构在用解析法设计四杆机构时,首先需建立包含机构各尺度参数和运动变量在内的解析式,然后根据的运动变量求机 构的尺度参数.现有三种不同的设计要求,分别是：(1) 按连杆预定的连杆位置设计四杆机构(2) 按预定的运动轨迹设计四杆机构(3) 按预定的运动规律设计四

5、杆机构1) 按预定的两连架杆对应位置设计2) 按期望函数设计本次连杆机构设计采用解析法设计四杆机构中的按期望函数设计.下面在第 2 节将对期望函数设计四杆机构的原理进 行详细的阐述.精品文档第2节设计介绍2.1按预定的两连架杆对应位置设计原理如下列图所示：b29 2i1i9 3i / 书0设要求从动件3与主动件1的转角之间满足一系列的对应位置关 系,即二3i = f 1i) i=1, 2,n其函数的运动变量为 由设计要求知、二3为条件.有-2为未知.又由于机构按比例放大或缩小, 不会改变各机构的相对角度关系,故设计变量应该为各构件的相对长 度,如取 a/a=1, b/a=l c/a=m , d

6、/a=n .故设计变量 I、m、n以及、二3的计量起始角? o、o共五个.如下图建立坐标系Oxy , 并把各杆矢量向坐标轴投影,可得Icos v - n mcos() -cos(v:)2-1l sin日 2i = n + msin但 + 申 0) _cosQ 和°)为消去未知角Si,将上式两端各自平方后相加,经整理可得2 2 2cosG 和：.° =mcosG 3i ： 0一口 一ncosQ $.一二和 一 ：.m n 1 一丨"2n222令 p° =m,p1 =-m/n, p2= m n 1一1 /2n,那么上式可简化为：COS伯 10=PqCOS&#

7、169;3i +Q0_PiCOS®3P 0.+p?2-2式2-2 中包含5个待定参数p0、pi > p2、： 0、及0,故四杆 机构最多可以按两连架杆的5个对应位置精度求解.2.2按期望函数设计如上图所示,设要求设计四杆机构两连架杆转角之间实现的函数 关系y = fx成为期望函数,由于连架杆机构的待定参数较少,故 一般不能准确实现该期望函数.设实际实现的函数为月y = fx成为再现函数,再现函数与期望函数一般是不一致的.设计时应该使机 构的再现函数尽可能逼近所要求的期望函数.具体作法是：在给定的自变量x的变化区间X.到Xm内的某点上,使再现函数与期望函数的 值相等.从几何意义上

8、y = Fx与 厂fX两函数曲线在某些点相交. 这些点称为插值结点.显然在结点处：Fx - f x =0故在插值结点上,再现函数的函数值为.这样,就可以按上述方 法来设计四杆机构.这种设计方法成为插值逼近法.在结点以外的其他位置,y = fx与xfX是不相等的,其偏差 为.：y = fX一 FX偏差的大小与结点的数目及其分布情况有关,增加插值结点的数目, 有利于逼近精度的提升.但结点的数目最多可为5个.至于结点位置分布,根据函数逼近理论有XiX._2Xm(2i -1)n2m2-3试中i=1,2,3,n为插值结点数.本节介绍了采用期望函数设计四杆机构的原理.那么在第3节将具体阐述连杆机构的设计.

9、第3节连杆机构设计3.1连杆机构设计设计参数表转角关系的期望函数连架杆转角范围计算间隔设计计算«m手工编程确定：a,b,c,d四杆的长度,以及在一个工 作循环内每一计算 间隔的转角偏差值60 °85 °2 °0.5 °y= In x1 三 x 三 2注：本次采用编程计算,计算间隔0.5 °3.2变量和函数与转角之间的比例尺根据条件 y In x(1三x三2)为铰链四杆机构近似的实 现期望函数,设计步骤如下：(1)根据条件Xo = 1,Xm = 2,可求得y0 = 0 ,0.693.(2)由主、从动件的转角范围m=60 °、m

10、=85 °确定自变量 和函数与转角之间的比例尺分别为：U(Xm X.)/： m"603 1urymy0)/m7693/853.3确定结点值设取结点总数m=3 ,由式2-3可得各结点处的有关各值如Xiyln xa i =(X -対)/山® 厂% y°/w11.0670.0654.02 °7.97 °21.5000.40530.0 °49.68 °31.9330.65955.98 °80.83 °表(3-1)所示表(3-1 )各结点处的有关各值3.4确定初始角讥、0通常我们用试算的方法来确定初始角:

11、0、°,而在本次连杆 设计中将通过编程试算的方法来确定.具体思路如下：任取讥、°,把°、°取值与上面所得到的三个结点处的:i、的值代入P134式8-17|icose li ： °) =P°cos&3i°)- PiCosG31-:-°)P2从而得到三个关于p°、P1、P2的方程组,求解方程组后得出p°、222P1、P2,再令 P°=m,P1 =-m/n,P?= (m n 1-|)/(2n).然求得后m,n,l的值.由此我们可以在机构确定的初始值条件下找 到任意一位置的期望函数值与

12、再现函数值的偏差值.当U1时,那么视为选取的初始、角度° ;:°满足机构的运动要求. 具体程序如下：#i nclude<stdio.h>#in clude<math.h>精品文档#define PI 3.1415926#define t PI/180 void main()int i;float p0,p1,p2,a0,b0,m,n,l,a5;float A,B,C,r,s,f1,f2,k1,k2,j;float u1=1.0/60,u2=0. 93/685,x0=1.0,y0=0.0; float a3,b3,a16,b13;FILE *p; if

13、(p=fopen("d:zdp.txt","w")=NULL)printf("can't open the file!"); exit(0);a0=4.02; a1=30;a2=55.98;b0=7.97;b1=49.68;b2=80.83;printf("please input a0: n"); scanf("%f",&a0);printf("please input b0: n"); scanf("%f",&b0);for(i

14、=0;i<3;i+)a1i=cos(bi+b0)*t);a1i+3=cos(bi+b0-ai-a0)*t); b1i=cos(ai+a0)*t);精品文档敲snM旗POH(b 二0b=二)* (a 二 4i二5v(b 三b 二2D*(a 二3i二 4D= (巴oi三 Ir(a 二4i二5D-(a 三i二 2w(a 二3i二4S 3 H(bobm Haloi二二二posa 二3i二 4三P2ub 二oi二orpoa 二3rpk八mHPO 八npnvpl 八Ilsqrt(m*m+n*n±2*n*p2)八 pinff(=POH%f2"&(3"&&q

15、uot;%尸|%|5|30-P2mp-)八 fpinff(p=POH%fH%hp2H%hmH%bH%fT%fn=po-pp2-mn-=primfrs-<Hf(p>5-fo(ll-pA-5T+)宀 pinff(=p-ease inpuf one ang-e of f<'es(060)；)八scanf(=%f"QOa5)八pinff(=when fhe ang-e is %fn=a5)八 fpinff(p=when fhe ang-e is %fn=a5)八 AHSin(a5+ao)*0 八BHCOS(a5+ao)*vn 八OHO +m*m+n*n-*)、(2*

16、m)n*cos(a5+ao)*o、m 八Ii-xo+u-ta5 八 pHf(=AH%fFH%foH%hli-%fn=ABpxSHSqrt(A*A+B*Bc*c)八H H2*(aQTn(A+ssB+c)svbp f2H2*(aQTn(AA、(B+c)svbp ogeyow?k_kHfkJik2-l2 弓pinffQH%fSH%fm H%f J2H%f5H%hk2H%frr>s=5125k2)八 fpinff(p=H%fSH%fm H%f J2H%hkkH&hk2H%fn=sm 12-kkk2)八 敲snM旗精品文档prin tf("nn");fprin tf(p

17、,"nn");结合课本P135,试取0=86 ° , 0=24 °时：程序运行及其结果为：p0=0.601242,p1=-0.461061,p2=-0.266414,m=0.601242,n=1.304040,1=1.938257when the angle is 0.000000 r=0.000000,s=1.409598,f1=-125.595070,f2=-0.296147,k1=-125.595070,k2=-0.29614 7when the angle is 4.020000 r=7.954308,s=1.538967,f1=-130.920

18、624,f2=7.970002,k1=-138.874939,k2=0.015694when the angle is 30.000000r=49.732372,s=1.924767,f1=-152.252411,f2=49.680004,k1=-201.984787,k2=-0.052368when the angle is 55.980000r=80.838707,s=1.864505,f1=-161.643921,f2=80.830002,k 仁-242.482635,k2=-0.0087 05when the angle is 60.000000r=85.018051,s=1.8367

19、46,f1=-162.288574,f2=84.909149,k 仁-247.306625,k2=-0.1089 02由程序运行结果可知：当取初始角:0 =86 °0 =24 °时:：1=k1k2所以所选初始角符合机构的运动要求.3.5杆长比m,n,l确实定由上 面 的程 序结 果可得 m=0.601242, n=1.304040,1=1.938257.3.6检查偏差值对于四杆机构,其再现的函数值可由P134式8-16求得-3 =2arctan. A? B? C?" B C - : 03-2式中:A=sin鳥叫:.0；B=cos:匕 0-n ;C= 1m2 f 一

20、|2/2口- ncos二八二 0/m按期望函数所求得的从动件转角为n门氐Q yMu,3-3那么偏差为假设偏差过大不能满足设计要求时,那么应重选计量起始角:0、0以及主、从动件的转角变化范围、-等,重新进行设计.同样由上面的程序运行结果得出每一个取值都符合运动要求,即:二k1(k2)1 (3.7 杆长确实定根据杆件之间的长度比例关系m ,n,l 和这样的关系式b/a=l c/a=m d/a=n确定各杆的长度, 中选取主动杆的长度后,其余三杆长的度随之可以确定； 在此我们假设主动连架杆的长度 为 a=50 , 那么确定其余三杆的长度由下面的程序确定 :#include <stdio.h>

21、;#include <math.h>#include <stdlib.h>void main()float a=50,b,c,d;float m=0.601242,n=1.304040,l=1.938257;FILE *p;if(p=fopen("d:zdp.txt","w")=NULL)printf("can't open the file!");exit(0);b=l*a;c=m*a;d=n*a;printf("a=%fnb=%fnc=%fnd=%fn",a,b,c,d); fp

22、rintf(p,"a=%fnb=%fnc=%fnd=%fn",a,b,c,d); fclose(p);运行结果为 :a=50.000000b=96.912849 c=30.062099d=65.2021963.8连架杆在各位置的再现函数和期望函数最小差值确实定如下面的程序：#i nclude<stdio.h>#in clude<math.h>#i nclude<stdlib.h>#define PI 3.1415926#defi ne t PI/180void mai n()float a0=86,b0=24,m=0.601242,n=1

23、.304040,1=1.938257;float A,B,C,s,j,k1,k2,k;float x0=1.0,y0=0.0,u1=1.0/60,u2=0.693/85 ;float X130,y1130,y2130,a1130,f1130,f2130,r130;int i;FILE *p;if(p=fope n("d:zdp.txt","w")=NULL)printf("can't open the file!");exit(0);prin tf("ia1if1irikxiy1iy2inn"); fpri

24、n tf(p,"ia1if1irikxiy1iy2inn");for(i=0; a1iv=60;i+)精品文档二二 xdoE二 0A Ox+Ln* 曰 Lell二 x 兰sCXIlrE 兰亠=|4£ zmoas60_)''二 oCHEso+ags&buesfMHUE Oqd>)、(o+8)、(s+<)u9e)*cxl''=l4 _(o*om*8+<*<七 bsHS 兰 LyLn+oxlu、(r(oe+曰 Le)s8*lbE*0s*lu*u+E*E+ OHO cr(oe+mLe)s8H8 _r(oe+曰

25、 Le)u 一 SH<oHoLewHngBwHngBT=uv 寸CXI%寸ov%寸?%寸ov%寸ov%寸CXIV% 二 r%p9=-d)七 UKJ二 s二xg曰二二0二二為 ._-= 寸CXI&4寸.0V&4寸.6*4寸.0 送寸0送寸.0丁&二|<*匸9* =)七 £doA+0nm''二>. 耍艾 SO5宀二二CXIM 二LMX土二 二二匚曰 Le._-=uv 寸0&寸°?&寸|<& 寸°?&寸°?&寸0&二1?& P7& =

26、-d)七 £启 二SX士 二二二 匚曰 Le._-=uv 寸.0&寸«?&寸2*寸.°?&寸«?&寸oV& 二p 寸* =)七 £d oA+CXIn二匸丄二>.(CXIEsqevaEsqeM精品文档a1i,f2i,ri,k,xi,y1i,y2i);a1i+1=a1i+0.5;fclose(p);程序运行结果见附录.精品文档总结通过本次课程设计,让我学会了用解析法中的按期望函数设计连 杆机构,理解了这一设计原理,知道怎样实现连杆机构两连架杆的转 角之间的期望函数与再现函数之间的关系.在本次设计中,有一

27、个非常重要的环节 确定初始角0、0的值.这一环节我采用了 C程序的方法来求解.虽然没有用笔算那样 繁琐,但是在编写程序时,由于公式多,公式中设计的三角函数比拟 麻烦,因而在设计中我遇到了很多大小不同的问题, 但是最终凭借对 公式的理解和对 C程序的进一步掌握完成了这一解析问题.只有确 定了初始角0、；：0,才能正确检查偏差值：,得到一对最理想的初 始角使得偏差值1.通过C程序的求解,得出的结果说明能较好 的满足连杆机构的设计要求.本次课程设计,从不知道如何下手到完成.我学到了很多的东西, 掌握了课程设计书的书写格式,为以后的设计打下了良好的根底.参考文献 ：【1】孙恒,陈作模,葛文杰 . 机械

28、原理 M . 7 版 . 北京: 高等教育出版社 ,2006.【2】孙恒,陈作模 . 机械原理 M . 6版 . 北京:高等教育 出版社 ,2001.ia1if1irikxiy1iy2i00.0-0.29610.0000-0.29611.0000-0.00240.000010.50.77811.0179-0.23981.00830.00630.008321.01.83802.0274-0.18941.01670.01500.016531.52.88443.0287-0.14431.02500.02350.024742.03.91774.0218-0.10411.03330.03190.0328

29、52.54.93855.0070-0.06851.04170.04030.040863.05.94745.9844-0.03701.05000.04850.048873.56.94466.9540-0.00931.05830.05660.056784.07.93087.91600.01481.06670.06470.064594.58.90638.87050.03581.07500.07260.0723105.09.87159.81770.05381.08330.08050.0800115.510.826710.75750.06921.09170.08830.0877126.011.77231

30、1.69030.08211.10000.09600.0953136.512.708712.61600.09271.10830.10360.1029147.013.636013.53480.10131.11670.11120.1103157.514.554714.44670.10801.12500.11870.1178168.015.464915.35190.11301.13330.12610.1252178.516.367016.25050.11661.14170.13340.1325189.017.261217.14250.11871.15000.14070.1398199.518.1476

31、18.02810.11951.15830.14800.14702010.019.026618.90740.11931.16670.15510.15422110.519.898419.78040.11801.17500.16220.16132211.020.763120.64720.11591.18330.16930.16832311.521.620821.50790.11291.19170.17630.1754附录：i为序列号a1i=:.f1i=：ri=:xi为自变量y1i为再现函数值y2i为望函数值精品文档2412.022.472022.36272512.523.316523.2115261

32、3.024.154824.05452713.524.986824.89172814.025.812825.72332914.526.632826.54933015.027.447127.36973115.528.255828.18473216.029.058928.99433316.529.856629.79863417.030.649130.59763517.531.436331.39153618.032.218632.18033718.532.995832.96413819.033.768233.74283919.534.535734.51674020.035.298635.2857412

33、0.536.056936.04994221.036.810736.80944321.537.560037.56424422.038.304938.31444522.539.045539.06004623.039.781939.80114723.540.514240.5378精品文档0.10931.20000.18320.18230.10501.20830.19010.18920.10031.21670.19690.19610.09501.22500.20370.20290.08951.23330.21040.20970.08361.24170.21710.21650.07741.25000.2

34、2380.22310.07111.25830.23040.22980.06461.26670.23690.23640.05801.27500.24340.24290.05141.28330.24990.24950.04481.29170.25630.25590.03821.30000.26270.26240.03171.30830.26900.26880.02531.31670.27530.27510.01901.32500.28160.28140.01291.33330.28780.28770.00701.34170.29400.29390.00131.35000.30010.3001-0.

35、00421.35830.30620.3063-0.00941.36670.31230.3124-0.01441.37500.31830.3185-0.01921.38330.32430.3245-0.02361.39170.33030.33054824.041.242341.27004924.541.966441.99805025.042.686642.72165125.543.402843.44105226.044.115144.15625326.544.823644.86725427.045.528345.57425527.546.229346.27715628.046.926746.97

36、605728.547.620347.67095829.048.310548.36195929.548.997049.04916030.049.680149.73246130.550.359650.41196231.051.035751.08776331.551.708451.75986432.052.377852.42826532.553.043853.09306633.053.706453.75426733.554.365854.41196834.055.021955.06606934.555.674855.71677035.056.324456.36407135.556.970957.00

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