平面四桿機(jī)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　平面連桿機(jī)構(gòu)在重型機(jī)械、紡織機(jī)械、食品機(jī)械、包裝機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械中都有廣泛的應(yīng)用。但是要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出一個(gè)滿足多種性能要求的機(jī)構(gòu)卻不是一件很容易的事情。過去人們已建立了一些四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，然而這些方法與工程設(shè)計(jì)的要

2、求還有一段距離，常?；ㄙM(fèi)很多時(shí)間卻只得到一個(gè)不可行的設(shè)計(jì)方案。因?yàn)闄C(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能如急回特性K，壓力角α，從動(dòng)件的擺角Ψ，極位夾角θ與構(gòu)件尺寸有關(guān)，本身的這些運(yùn)動(dòng)性能之間也都相互影響，比如，四桿機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件急回特性K完全取決于極位夾角θ的作用。</p><p>　　本篇論文主要研究工程中應(yīng)用比較多的Ⅰ、Ⅱ曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角γ，極位夾角θ與機(jī)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系，然后運(yùn)用工程分析軟件ADAMS針對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，

3、從而能給出設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)時(shí)為保證有較好的特性時(shí)，選取構(gòu)件尺寸的建議。進(jìn)而為工程應(yīng)用提供依據(jù)。</p><p>　　1.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式</p><p>　　平面四桿機(jī)構(gòu)可分為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)和含有移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)。其中只有轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)[1]。</p><p>　　在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，能作整周回轉(zhuǎn)的稱為曲柄，只能在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)的稱為

4、搖桿。由于曲柄和搖桿長(zhǎng)度的不同，又可以將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)[2]。</p><p>　　平面四桿機(jī)構(gòu)最基本的型式為圖1-1所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。圖1-1中，AD為機(jī)架，AB和DC為連架桿。其中構(gòu)件AB能繞其固定鉸鏈中心A作整周轉(zhuǎn)動(dòng)而稱為曲柄。構(gòu)件DC只能繞其固定鉸鏈中心D在一定范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)而稱為搖桿。構(gòu)件BC不與機(jī)架直接相聯(lián)而僅僅連接兩連架桿AB和DC，因而稱為連桿。連桿機(jī)構(gòu)正是

5、因?yàn)檫B桿的存在而得名[3]。</p><p>　　圖1.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)[4]。圖1-2中，AD為機(jī)架，AB和DC為曲柄。其中構(gòu)件AB、DC能繞其固定鉸鏈中心A、D作整周轉(zhuǎn)動(dòng)而稱為曲柄。若兩對(duì)邊構(gòu)件長(zhǎng)度相等且平行，則稱為正平行四邊形機(jī)構(gòu)。</p><p>　　圖1.2 雙曲柄機(jī)構(gòu)</p>

6、<p>　　兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)[5]。如圖1-3中，AD為機(jī)架，構(gòu)件AB、DC只能繞其固定鉸鏈中心A、D在一定范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)而稱為搖桿。</p><p>　　圖1.3 雙搖桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　1.3 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化</p><p>　　1. 回轉(zhuǎn)副演化成移動(dòng)副</p><p>　　下圖1-4表

7、示了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)先演化為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)過程。在實(shí)際中，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在金屬切削機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)和空氣壓縮機(jī)等各種機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　圖1.4 移動(dòng)副的演化過程</p><p>　　2. 取不同的構(gòu)件為機(jī)架</p><p>　　鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的三種基本型式，可看作是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)改變機(jī)架而得到的，如圖1-5所示。</p><p>

8、;　　圖1.5 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的演化過程</p><p>　　對(duì)于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若選取不同構(gòu)件為機(jī)架，同樣也可以得到不同型式的機(jī)構(gòu)，如圖1-6所示。</p><p>　　曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 搖塊機(jī)構(gòu) 直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖1.6 改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的機(jī)架得到的不同

9、型式</p><p><b>　　3. 擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副</b></p><p>　　由于結(jié)構(gòu)的需要和受力的要求，使曲柄與連桿連接處的回轉(zhuǎn)副的銷軸擴(kuò)大，形成一個(gè)幾何中心與其回轉(zhuǎn)中心不重合的圓盤，此盤就稱為偏心輪?；剞D(zhuǎn)中心與幾何軸心的距離稱為偏心距(即曲柄長(zhǎng)度)，這種機(jī)構(gòu)稱為偏心輪機(jī)構(gòu)（如圖1-7）。顯然，這種機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性完全相同。常用于要求行程短、受力大的場(chǎng)

10、合，如沖床、剪床等機(jī)械中[6]。</p><p>　　圖1.7 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化成偏心輪機(jī)構(gòu)</p><p>　　1.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性</p><p>　　在討論平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性之前，就與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能有關(guān)的一些基本知識(shí)作一些簡(jiǎn)單的介紹。</p><p>　　1.4.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的曲柄存在條件</p>&l

11、t;p>　　鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的曲柄存在條件:（1）在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄是最短桿；（2）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。以上兩條件是曲柄存在的必要條件。</p><p>　　因此，當(dāng)各桿長(zhǎng)度不變而取不同桿為機(jī)架時(shí)，可以得到不同類型的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　?。╝）取最短桿相鄰的構(gòu)件（如桿2）為機(jī)架時(shí)，最短桿1為曲柄，而另一連架桿3為搖桿，故圖1.8所示的機(jī)構(gòu)為

12、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　?。╞）取最短桿為機(jī)架，其連架桿2和4均為曲柄，故圖1.9所示為雙曲柄機(jī)構(gòu)。</p><p>　?。╟）取最短桿的對(duì)邊（桿3）為機(jī)架，則兩連架桿2和4都不能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，故圖1.10所示為雙搖桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　　圖1.8 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖1.9 雙曲柄機(jī)構(gòu)</p>&

13、lt;p>　　圖1.10 雙搖桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　如果鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和，則該機(jī)構(gòu)中不可能存在曲柄，無論取哪個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架，都只能得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　　由上述分析可知，最短桿和最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的必要條件。滿足這個(gè)條件的機(jī)構(gòu)究竟有一個(gè)曲柄、兩個(gè)曲柄或沒有曲柄，還需根據(jù)取何桿為機(jī)

14、架來判斷[7]。</p><p>　　1.4.2 行程速度變化系數(shù)</p><p>　　當(dāng)原動(dòng)件（曲柄）做勻速定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件相對(duì)于機(jī)架作往復(fù)運(yùn)動(dòng)（擺動(dòng)或移動(dòng)）的連桿機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件正行程和反行程的位移量相同，而所需的時(shí)間一般并不相等，正反兩個(gè)行程的平均速度也就不相等。這種現(xiàn)象稱為機(jī)構(gòu)的急回特性。在工程實(shí)際中，為了提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，常常使從動(dòng)件的慢速運(yùn)動(dòng)行程為工作行程，而從動(dòng)件的快速

15、運(yùn)動(dòng)行程為空回行程。因此，正確分析平面連桿機(jī)構(gòu)的急回特性，在機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)中具有很重要意義。為反應(yīng)急回特性的相對(duì)程度，引入從動(dòng)件行程速度變化系數(shù)，用K表示，其值為從動(dòng)件快行程平均速度與從動(dòng)件慢行程平均速度的比值（K≥1）</p><p>　　在圖1.11所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄與連桿重疊共線的AB1和拉直共線的AB2分別對(duì)應(yīng)于從動(dòng)件的兩個(gè)極限位置C1D和C2D，矢徑AB1和AB2將以A為圓心、曲柄長(zhǎng)為半徑的圓分

16、割為圓心角不等的兩部分，其中圓心角較大的用α1（≥180°）表示，小者用α2（≤180°）表示，由</p><p>　　α1=180°＋θ，α2=180°－θ</p><p><b>　　可得</b></p><p>　　θ=（α1－α2）／2</p><p>　　若曲柄以勻速轉(zhuǎn)過

17、α1和α2對(duì)應(yīng)的時(shí)間為t1（對(duì)應(yīng)于從動(dòng)件慢行程）和t2（對(duì)應(yīng)于從動(dòng)件快行程），則根據(jù)行程速度變化系數(shù)的定義，有：</p><p>　　因此，機(jī)構(gòu)的急回特性也可以用θ角來表示，由于θ與從動(dòng)件極限位置對(duì)應(yīng)的曲柄位置有關(guān)，故稱其為極位夾角。對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，極位夾角即為∠C1AC2。其值與機(jī)構(gòu)尺寸有關(guān)，可能小于90°，也可能大于90°，一般范圍為0°到180°。</p>

18、;<p>　　圖1.11 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)分析</p><p>　　除曲柄搖桿機(jī)構(gòu)外，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)也有急回特性。如圖1.12所示的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，極位夾角為θ=∠C1AC2＜90°滑塊慢行程的方向與曲柄的轉(zhuǎn)向和偏置方向有關(guān)。當(dāng)偏距e=0時(shí)，θ=0，即對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)無急回特性。</p><p>　　圖1.12 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)</p

19、><p>　　圖1.13表示了擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角，其取值范圍為（0°，180°），并有ψ=θ。導(dǎo)桿慢行程擺動(dòng)方向總是與曲柄轉(zhuǎn)向相同[8]。</p><p>　　圖1.13 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　4.3 壓力角和傳動(dòng)角</p><p>　　在圖1.14所示的曲柄搖桿ABCD中，若不考慮構(gòu)件的慣性力和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦

20、力的影響，當(dāng)曲柄AB為主動(dòng)件時(shí)，則通過連桿BC作用于從動(dòng)件搖桿CD上的力P即沿BC方向。該力P的作用線與其作用點(diǎn)C的絕對(duì)速度υc之間所夾的銳角α稱為壓力角。</p><p>　　圖1.14 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角分析</p><p>　　由圖可見，力P可分解為沿點(diǎn)C絕對(duì)速度υc方向的分力Pt及沿構(gòu)件CD方向的分力Pn，Pn只能使鉸鏈C及D產(chǎn)生徑向壓力，而分力Pt才是推動(dòng)從動(dòng)件CD運(yùn)動(dòng)的有效分

21、力,其值Pt =Pcosα=Psinγ.顯然，壓力角α越小，其有效分力Pt則越大，亦即機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效益越高。為了便于度量，引入壓力角α的余角γ=90°－α，該角γ稱為傳動(dòng)角。顯然，角γ越大，則有效分力Pt則越大而Pn就越小，因此在機(jī)構(gòu)中常用其傳動(dòng)角γ的大小及其變化情況來表示機(jī)構(gòu)的傳力性能。</p><p>　　傳動(dòng)角γ的大小是隨機(jī)構(gòu)位置的不同而變化的。為了保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳動(dòng)性能，綜合機(jī)構(gòu)時(shí)，通常應(yīng)使γ

22、max≥40°。尤其對(duì)于一些具有短暫高峰載荷的機(jī)構(gòu)，可利用其傳動(dòng)角接近γmax時(shí)進(jìn)行工作，從而節(jié)省動(dòng)力[9]。</p><p><b>　　1.4.4 死點(diǎn)</b></p><p>　　在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如圖1.15所示，若取搖桿作為原動(dòng)件，則搖桿在兩極限位置時(shí)，通過連桿加于曲柄的力P將經(jīng)過鉸鏈A的中心，此時(shí)傳動(dòng)角γ=0，即α=90°，故Pt=0,

23、它不能推動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，而使整個(gè)機(jī)構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài)。這種位置稱為死點(diǎn)。對(duì)傳動(dòng)而言，機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)是一個(gè)缺陷，需設(shè)法加以克服，例如可利用構(gòu)件的慣性通過死點(diǎn)?？p紉機(jī)在運(yùn)動(dòng)中就是依靠皮帶輪的慣性來通過死點(diǎn)的。也可以采用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列的辦法，即將兩組以上的機(jī)構(gòu)組合起來，使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)錯(cuò)開。</p><p>　　圖1.15 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置</p><p>　　構(gòu)件的死點(diǎn)位置并非總是起消極作用。在工程中，

24、也常利用死點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)一定的工作要求。例如圖1.16所示工件夾緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)在P力作用下夾緊工件時(shí)，鉸鏈中心B﹑C﹑D共線，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，此時(shí)工件加在構(gòu)件1上的反作用力Q無論多大，也不能使構(gòu)件3轉(zhuǎn)動(dòng)，這就保證在去掉外力P之后，仍能可靠夾緊工件。當(dāng)需要取出工件時(shí)，只要在手柄上施加向上的外力，就可以使機(jī)構(gòu)離開死點(diǎn)位置，從而松脫工件[10]。</p><p>　　圖1.16 工件夾緊機(jī)構(gòu)</p><

25、p>　　1.5 連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用</p><p>　　平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式多樣，如可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)、移動(dòng)和平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，從而可用于實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律和已知軌跡。連桿機(jī)構(gòu)之所以能被廣泛地應(yīng)用于各種機(jī)械及儀表中，這是由于它具有顯著的優(yōu)點(diǎn):由于運(yùn)動(dòng)副元素為圓柱面和平面而易于加工、安裝并能保證精度要求，且因各構(gòu)件之間為面接觸而壓強(qiáng)小，便于潤(rùn)滑，故其磨損小且承載能力大，兩構(gòu)件之間的接觸是靠其本身的幾何封閉來維系

26、的，它不象凸輪機(jī)構(gòu)有時(shí)需利用彈簧等力來保持接觸；當(dāng)主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變時(shí)，僅改變機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度，則可使從動(dòng)件得到多種不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律:另外，也可利用連桿曲線的多樣性來滿足工程上的各種軌跡要求[11]。</p><p>　　1.6 簡(jiǎn)單介紹本篇論文中所用到的軟件</p><p><b>　?。?） VB軟件</b></p><p><b

27、>　　a. 概述</b></p><p>　　Visual Basic(VB)的開發(fā)基礎(chǔ)：Microsoft公司的Basic語言。Visual—“可視化”、“形象化”的意思，指的是開發(fā)圖形用戶界面(GUI—Graphical User Interfaces)的方法。Basic—是“Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code” 的縮寫，即“初學(xué)者

28、通用符號(hào)指令代碼”，是專為初學(xué)者設(shè)計(jì)的高級(jí)語言。</p><p><b>　　b. 特點(diǎn)</b></p><p>　　1.是面向?qū)ο蟮目梢暬幊坦ぞ卟恍枰帉懘罅康拇a。</p><p>　　2.仍然采用三種基本結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　3.采用事件驅(qū)動(dòng)的編程機(jī)制。</p><p>

29、;　　4.提供了易學(xué)易用的應(yīng)用程序集成開發(fā)環(huán)境。</p><p>　　5.支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的訪問（MS Access 、Foxpro 、SQL Sever）。</p><p>　　6.支持對(duì)象鏈接與嵌入技術(shù)(OLE—Object Linking and Embedding)。</p><p>　　7.完備的聯(lián)機(jī)幫助系統(tǒng)(MSDN)。</p><

30、p>　?。?） ADAMS軟件</p><p><b>　　a. 概述</b></p><p>　　在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要求機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件必須滿足某種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這就需要對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行必要的運(yùn)動(dòng)分析。常規(guī)的分析方法是圖解法和解析法。但是，前者的設(shè)計(jì)精度低；后者的計(jì)算工作量大，必須借助計(jì)算機(jī)編程處理。如果借助ADAMS軟件，通過仿真，可以確定構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)情況，檢驗(yàn)構(gòu)件之間是否干涉

31、、執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)是否與期望的相符。ADAMS軟件是由美國(guó)MSC公司開發(fā)研制的集建模、求解、可視化技術(shù)于一體的虛擬樣機(jī)軟件，主要針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的仿真分析。ADAMS軟件由一下幾個(gè)模塊構(gòu)成的。核心模塊、功能擴(kuò)展模塊、專業(yè)模塊、工具箱和接口模塊。最主要的模塊為ADAMS/Ⅵew(用戶界面模塊)和ADAMS／Solver(求解器)。通過這兩個(gè)模塊，可以對(duì)大部分的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真。該模型既可以在ADAMS下直接建模，也可以從其它CAD軟件中調(diào)入造型逼

32、真的幾何模型，然后在模型上施加力或力矩的運(yùn)動(dòng)激勵(lì)，再施加一定的運(yùn)動(dòng)約束副，最后執(zhí)行一組與實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀況相近的運(yùn)動(dòng)仿真測(cè)試，得到仿真結(jié)果就是實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況。過去需要數(shù)星期、數(shù)個(gè)月完成的工作，在ADAMS軟件下僅需要幾個(gè)小時(shí)就可以完成，并可看到物理樣機(jī)工作情況[12]。</p><p>　　b. 在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析中的應(yīng)用</p><p>　　機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的總趨勢(shì)智能化和信息化。要想在競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的

33、市場(chǎng)上獲勝，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本都是商家們所追求的。運(yùn)用ADAMS可以把零件部件的設(shè)計(jì)和分析技術(shù)柔和在一起。在計(jì)算機(jī)上建造整體模型，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)前的仿真分析，預(yù)測(cè)其性能，可以完成物理樣機(jī)無法完成的無數(shù)次的仿真試驗(yàn)，進(jìn)而改進(jìn)產(chǎn)品，提高市場(chǎng)的響應(yīng)力[13]。</p><p>　　2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的相對(duì)尺寸模型</p><p>　　鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的桿長(zhǎng)組合有無窮多種，若在這無窮

34、多種機(jī)構(gòu)尺寸中隨意取出一些來研究，那是很難找出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能的變化規(guī)律的。圖2.1所示是兩個(gè)對(duì)應(yīng)桿長(zhǎng)度成比例的四桿機(jī)構(gòu)，研究表明兩者許多性能是完全相同的。因此我們可以不必研究四桿機(jī)構(gòu)的全部尺寸型，而僅研究其相對(duì)尺寸型。因此，可采用下述方法將對(duì)應(yīng)各桿長(zhǎng)度成比例的相似機(jī)構(gòu)統(tǒng)一為一個(gè)尺寸型[14]。</p><p>　　圖2.1 對(duì)應(yīng)桿長(zhǎng)度成比例的四桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　設(shè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的實(shí)際

35、桿長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1、L2、L3、L4、四個(gè)桿的平均長(zhǎng)度為L(zhǎng),即:</p><p>　　L= (L1+L2+L3+L4 )/4</p><p>　　于是可得實(shí)際機(jī)構(gòu)尺寸經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化了的相對(duì)機(jī)構(gòu)尺寸為:</p><p>　　a= L1/L、b = L2/L、c=L3/L、d=L4/L</p><p>　　式中a、b、c、d分別為原動(dòng)件、連桿、從動(dòng)件和機(jī)

36、架的相對(duì)桿長(zhǎng)。這樣，任意鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)相對(duì)桿長(zhǎng)之和恒為:a+b+c+d=4 </p><p>　　由于4個(gè)桿長(zhǎng)必須構(gòu)成閉式運(yùn)動(dòng)鏈，任一桿長(zhǎng)都必須小于其余三個(gè)桿長(zhǎng)之和，因此4個(gè)相對(duì)桿長(zhǎng)必須滿足下列不等式:0< a 、b 、c 、d < 2</p><p>　　3 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的工作特性分析</p><p>　　3.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角分析</p

37、><p>　　傳動(dòng)角γ是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)傳力性能的主要指標(biāo)，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其傳動(dòng)角的大小是變化的，為了保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)良好，設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)使γmin≥40°[15]。</p><p>　　如圖3.1，若連桿b與從動(dòng)件c的夾角設(shè)為δ，其可能取值范圍為0°-180°。顯然，當(dāng)δ≤90°時(shí)，γ=δ；當(dāng)δ>90°時(shí)，γ=180°-δ。設(shè)δ角的極限

38、值為δm和δ0，則 </p><p>　　圖3.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)δ角極值位置</p><p>　　利用如圖3.2所示的程序框圖可以計(jì)算所有組合尺寸的δm和δ0，在確定了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的類型后，可得出該機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。如Ⅰ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin=δ0，Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin=180°-δm。</p><p>　　圖3.2 傳動(dòng)角極值

39、計(jì)算流程圖</p><p>　　圖3.3 VB中傳動(dòng)角的計(jì)算</p><p>　　圖3.2的功能可以通過VB編程來實(shí)現(xiàn)，窗口如圖3-3所示，應(yīng)用這個(gè)程序，可以根據(jù)a、c、d的值快捷的求出b和最大、最小傳動(dòng)角的值。</p><p>　　圖3.2的程序見附錄A</p><p>　　例如，當(dāng)a=0.43，c=0.7，d=1.51時(shí)，得出的結(jié)果如圖3

40、.4所示：</p><p>　　圖3.4 VB編程顯示結(jié)果</p><p>　　3.2 Ⅰ、Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)慢行程最小傳動(dòng)角位置</p><p>　　機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin的大小是衡量其傳力性能的重要指標(biāo)，故設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，均要求γmin盡可能地大，一般應(yīng)大于40°或50°。在以往的教科書中，均指出最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架重疊共線(I型機(jī)

41、構(gòu))或拉直共線(II型機(jī)構(gòu))的位置[16]。但是，該兩位置剛好位于機(jī)構(gòu)空回(快)行程的階段內(nèi)。本節(jié)將著重剖析工程中應(yīng)用較多的Ⅰ、Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)工作行程中最小傳動(dòng)角的位置以及最小傳動(dòng)角與構(gòu)件尺寸之間的關(guān)系等一系列問題。</p><p>　?。?）Ⅰ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu):K>1且搖桿慢行程擺動(dòng)方向與曲柄轉(zhuǎn)向相同。如圖3.7，其結(jié)構(gòu)特征為：A、D位于C1C2兩點(diǎn)所確定的直線的同側(cè)，構(gòu)件尺寸關(guān)系為a2+d2<b2

42、+c2</p><p>　?。?）Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu):K>1且搖桿慢行程擺動(dòng)方向與曲柄轉(zhuǎn)向相反。如圖3.8，其結(jié)構(gòu)特征為：A、D位于C1C2兩點(diǎn)所確定的直線的的異側(cè)，構(gòu)件尺寸關(guān)系為a2+d2>b2+c2[17] 。</p><p>　　3.2.1Ⅰ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)慢行程最小傳動(dòng)角的位置分析</p><p>　　圖3.5 I型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)慢行程傳動(dòng)角位置分析&

43、lt;/p><p>　　如圖3.5所示，設(shè)a,b,c,d分別表示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中曲柄、連桿、搖桿、機(jī)架的相對(duì)尺寸長(zhǎng)度，θ為極位夾角，γ為傳動(dòng)角，在I型機(jī)構(gòu)中，Φ為慢行程過程中機(jī)架AD與曲柄AB所夾的角[18]。其變化范圍為[Φ0,Φmax], Φ0,Φmax為機(jī)構(gòu)在極限位置時(shí)，機(jī)架與曲柄AB2,AB1沿逆時(shí)針方向的夾角。在三角形AC2D中，由余弦定理得</p><p><b>　?。?

44、.1）</b></p><p>　　而 （3.2）</p><p>　　在三角形AC1D中，由余弦定理得</p><p><b>　　=—</b></p><p><b>　　故</b></p>

45、<p>　　1）當(dāng)時(shí)，即當(dāng)機(jī)構(gòu)處于ABCD位置時(shí)，在三角形ABD和三角形BCD中，由余弦定理得: COS∠BCD =</p><p>　　因cos為減函數(shù)，當(dāng)Φ=Φmin=Φ0時(shí)，∠BCD取極小值，記為∠BCDmin</p><p>　　當(dāng)Φ=180º時(shí)，∠BCD取極大值，記為∠BCDmax</p><p>　　2)當(dāng)Φ∈(180°,

46、Φmax]時(shí)，即機(jī)構(gòu)處于ABC’D位置時(shí)，在三角形AB’D和三角形BC’D中由余弦定理得:</p><p>　　COS∠B’C’D=</p><p>　　因cos 為增函數(shù)，當(dāng)=時(shí)，∠B’C’D 取極小值，記為∠B’C’D min；</p><p>　　故慢行程最小傳動(dòng)角γ’min=min{∠BCDmin , 180°-∠BCDmax , ∠B’C’D m

47、in}</p><p>　　對(duì)∠BCD 與∠B’C’D 進(jìn)行比較:</p><p>　　當(dāng)Φ0≤360°－Φmax ,即cos0≥cosmax ,(max ＞180°)，則∠BCDmin ＜∠B’C’D min ；而360°－Φmax =360°－（Φ0＋θ＋180°）=180°－θ－Φ0，即Φ0 ≤90°－θ／2 。

48、</p><p>　　當(dāng)Φ0＞360°－Φmax，即Φ0 ＞90°－θ／2時(shí)，則∠BCDmin＞∠B’C’D min 。</p><p>　　因此可以得出對(duì)于I型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在慢行程時(shí)最小傳動(dòng)角的位置為:</p><p>　　當(dāng)Φ0 ≤90°－θ／2時(shí)，慢行程最小傳動(dòng)角γ’min出現(xiàn)在曲柄與連桿拉直共線或曲柄與機(jī)架拉直共線的位置，即γ

49、’min=min[∠BCDmin , 180°-∠BCDmax , ]</p><p>　　當(dāng)Φ0 ＞90°－θ／2時(shí)，慢行程最小傳動(dòng)角γ’min出現(xiàn)在曲柄與連桿重疊共線或曲柄與機(jī)架拉直共線的位置，即min[ 180°-∠BCDmax , ∠B’C’D min]。</p><p>　　3.2.2 Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)慢行程最小傳動(dòng)角的位置分析</p>

50、<p>　　如圖3.6所示，在II型機(jī)構(gòu)慢行程中，Φ為機(jī)架與曲柄間的夾角，其變化范圍為[-Φmax，Φ0], Φmax為機(jī)架與曲柄AB1沿順時(shí)針方向的夾角，Φ0為機(jī)架與曲柄AB2逆時(shí)</p><p>　　針方向的夾角，AB1、 AB2為曲柄與連桿重疊,延長(zhǎng)共線位置[19]。</p><p>　　圖3.6 II型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)慢行程傳動(dòng)角位置分析</p><p&

51、gt;　　在三角形AC2D中，由余弦定理得:</p><p><b>　　Φ0 = </b></p><p>　　Φmax =180°－(Φ0 －θ)= 180°﹢θ－Φ0</p><p>　　在實(shí)際計(jì)算時(shí)為了方便起見，將Φ分為兩個(gè)區(qū)間，即：（0°，Φ0]，[0°, Φmax] ；對(duì)II型，＞，則－－＞

52、0，故cos0 ＞0,即0＜θ＜90°，</p><p>　　當(dāng)Φmax ＜180°，即（0°，Φ0] [0°,Φmax]，故只需討論Φ∈[0°,Φmax]范圍內(nèi)的γmin即可[20]。</p><p>　　當(dāng)Φ∈[0°, Φmax]，在三角形ABD和三角形BCD中，由余弦定理得：</p><p><

53、b>　　cos∠BCD= </b></p><p>　　因cos為減函數(shù)，當(dāng)Φ=Φmax 時(shí)，∠BCD取極大值，記為∠BCDmax；當(dāng)Φ=0，cos=1，∠BCD取極小值，記為∠BCDmin,所以γ’min=min[∠BCDmin , 180°－∠BCDmax]。</p><p>　　由此得出Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)慢行程最小傳動(dòng)角γ’min出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架或與連桿重

54、疊共線的位置[21]。</p><p>　　3.3 Ⅰ、Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)慢行程最小傳動(dòng)角的位置分析總結(jié)</p><p>　　對(duì)于Ⅰ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：當(dāng)Φ0 ≤90°－θ／2時(shí)，慢行程最小傳動(dòng)角γ’min出現(xiàn)在曲柄與連桿拉直共線或與機(jī)架拉直共線的位置，即γ’min=min[∠BCDmin , 180°-∠BCDmax ,]。當(dāng)Φ0 ＞90°－θ／2時(shí)，慢行程最

55、小傳動(dòng)角γ’min出現(xiàn)在曲柄與連桿重疊共線或曲柄與機(jī)架拉直共線的位置，即γ’min=min[ 180°-∠BCDmax , ∠B’C’D min]。</p><p>　　對(duì)于Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，慢行程最小傳動(dòng)角γ’min出現(xiàn)在曲柄與幾家或與連桿重疊共線的位置，即γ’min= min[∠BCDmin , 180°-∠BCDmax , ]</p><p>　　3.4 Ⅰ、Ⅱ型

56、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角受構(gòu)件尺寸變化的影響情況。</p><p>　　將構(gòu)件尺寸轉(zhuǎn)化為相對(duì)尺寸，其相對(duì)桿長(zhǎng)a為嚴(yán)格最小。對(duì)于Ⅰ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，最小傳動(dòng)角γmin出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架重疊共線位置[22]，其值可表示為:</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　對(duì)于Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，最小傳動(dòng)角γmin出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架拉直共線

57、位置，其值可表示為:</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　由上面兩個(gè)式子可得如下結(jié)論[21]：</p><p>　　結(jié)論1 對(duì)于a, d一定的Ⅰ、Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，交換b與c兩值的機(jī)構(gòu)和原機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角相同[23]。</p><p>　　結(jié)論2 對(duì)于a、d一定的I型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，|b-c

58、 |越小，則機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin越大;當(dāng)b=c時(shí)，γmin取得極大值。</p><p>　　結(jié)論3 對(duì)于a、d一定的II型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，|b-c |越大，則機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin越大。</p><p>　　結(jié)論1可以從式3.3﹑式3.4明顯得出</p><p><b>　　結(jié)論2證明如下:</b></p><p>

59、　　當(dāng)a﹑d一定時(shí)，d+a為定值，由于a+b+c+d=4,故b+c也為定值。令：</p><p>　　顯然有： （3.5） </p><p>　　因γmin ( 0,90°)，所以0<f1<1，式3.6中只有2bc為變量。令g=bc，M=b+c，其中M=4－（a+d）為常數(shù)。顯然:當(dāng)b=c=M／2時(shí)，函數(shù)g取得極大值;當(dāng)b或c (a,M/2]時(shí)

60、，函數(shù)g為單調(diào)增函數(shù)；當(dāng)b或c (M/2，4-2a-d)時(shí)，函數(shù)g為單調(diào)減函數(shù)?？梢姰?dāng)|b-c |越小時(shí)，bc值越大由式知道f1 越小，因余弦函數(shù)在(0,90°)為單調(diào)遞減函數(shù)，故γmin就越大。當(dāng)b=c=M/2時(shí)，f1取得極小值，γmin相應(yīng)取得極大值，結(jié)論2得證。</p><p><b>　　結(jié)論3證明如下：</b></p><p>　　d一定，則a+

61、d為定值，由于a+b+c+d=4,故b+c也為定值。令：</p><p><b>　　顯然有:</b></p><p>　　=1－ （3.6）</p><p>　　由式3.8中只有2bc為變量，類似前面分析可得出| b－c|越大，bc值越小，f2就越小，因余弦函數(shù)在(0,90°)內(nèi)為單調(diào)遞減函數(shù)

62、，所以γmin將變大，進(jìn)而得出結(jié)論3。</p><p>　　4 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)極位夾角分析</p><p>　　4.1 極位夾角與構(gòu)件尺寸的關(guān)系</p><p>　　本節(jié)深入分析工程上應(yīng)用較多的Ⅰ、Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角與構(gòu)件尺寸的內(nèi)在關(guān)系，得出相應(yīng)的結(jié)論。</p><p>　　1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)極位夾角θ大于或等于90°的充要條件

63、</p><p>　　對(duì)于圖 3.7,3.8所示平面曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，構(gòu)件4為機(jī)架，四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度滿足桿長(zhǎng)之和條件。以下討論均假設(shè)[24]:</p><p>　　1) 曲柄1為主動(dòng)件作等角速轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿3為從動(dòng)件作往復(fù)擺動(dòng);</p><p>　　2) 構(gòu)件1為嚴(yán)格最短，即b、c, d均大于a;</p><p>　　3) 不存在運(yùn)動(dòng)不確定位置，即四構(gòu)

64、件不共線。</p><p>　　圖3.7 Ⅰ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 圖3.8 Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　在此假設(shè)前提下，有結(jié)論1</p><p>　　結(jié)論1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)極位夾角θ大于90°當(dāng)且僅當(dāng)以下兩式同時(shí)成立</p><p><b>　?。?.1）</b&g

65、t;</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　　結(jié)論1證明如下:</b></p><p>　　如圖3.3,3.4所示，記α1= ∠ C1AD，α2=∠C2AD，其中α1α2∈(0°,180°)，根據(jù)極位夾角的定義，有θ＝ |α1-α2 |，即</p>&l

66、t;p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　式中： ， （4.4）</p><p><b>　　θ＞90°</b></p><p>　　再記 ，則對(duì)于α1α2∈(0°,180°)有，，所以式4.3可寫為</p><p><b&g

67、t;　?。?.5）</b></p><p>　　顯然 （4.6）</p><p>　　由上式知，t1﹑t2均不能為零，且必有其一小于零。由式4.4知</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p><b>　　（4.8） <

68、;/b></p><p>　　顯然4.7和4.8不能同時(shí)成立，故不存在的情況。因此有</p><p>　　且 （4.9）</p><p>　　將式4.6變形為：，則在滿足4. 9的條件下，有</p><p><b>　?。?.10）</b></p><p&

69、gt;　　結(jié)合構(gòu)件尺寸后，等價(jià)于</p><p><b>　?。?.11）</b></p><p>　　綜合上述分析的，即得結(jié)論1：</p><p><b>　　且 </b></p><p>　　因行程速度變化系數(shù)K=（180°+θ）∕（180°－θ），故當(dāng)θ＞90

70、6;，K＞3。.類似上述分析可得如下結(jié)論。</p><p>　　結(jié)論2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)極位夾角θ等于90°的充要條件為：</p><p>　　2 Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角小于90°</p><p>　　對(duì)于Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，其四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度滿足下列關(guān)系</p><p><b>　?。?.12）</b>

71、</p><p>　　若其 極 位 夾角θ大于或等于90°，則依據(jù)結(jié)論1、2 ，應(yīng)有</p><p><b>　?。?.13）</b></p><p>　　將式4.13代入式4.12</p><p>　　與假設(shè) b >a相矛盾。因此可得結(jié)論3.</p><p>　　結(jié)論3 Ⅱ型曲柄

72、搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角一定小于90°。</p><p>　　4.3 構(gòu)件尺寸變化對(duì)極位夾角的影響</p><p>　　如圖3.7﹑3.8所示，記，其中根據(jù)極位夾角的定義，有在△AC1D和△AC2D中，分別由余弦定理得：，</p><p>　　令則： （4.14）</p><p>　　通過式4.14分析可得構(gòu)件的尺寸變化對(duì)極位夾角的影

73、響，有以下結(jié)論:</p><p>　　結(jié)論4 對(duì)于a 、d一定的I、II型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如果b>c(或b<c)，則交換b﹑c兩值后，機(jī)構(gòu)的極位夾角將增大(減小)。</p><p>　　結(jié)論5 對(duì)于a, d一定的I(或II)型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)b∈(a,2-0.5a-0.5d)(I型)或</p><p>　　b∈(2-0.5a-0.5d,4-2a-d)(II

74、型)時(shí)，隨著b的增大，機(jī)構(gòu)的極位夾角將減小。</p><p><b>　　結(jié)論4證明如下:</b></p><p>　　在式4.14中，如果b>c，則交換b, c兩值后，分母的值變小，而分子</p><p>　　為定值，因此||變大。因余弦函數(shù)在(0,180°)區(qū)間上為單調(diào)減函數(shù)，且||與||具有相同的變化趨勢(shì)，所以||的增大意

75、味著機(jī)構(gòu)極位夾角的增大。如果b<c，交換b、c兩值后，類似上面的分析可得出機(jī)構(gòu)的極位夾角將減小。</p><p><b>　　結(jié)論5證明如下:</b></p><p>　　a, d一定，b+c=4-(a十d)為定值，且b∈(a,4-2a-d)，對(duì)式4.14進(jìn)行變形:</p><p>　　上式分子中只有2bc為變量，對(duì)于I型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)

76、b∈(a,2-0.5a-0.5d)時(shí)，隨著b的增大，2bc的值變大，而分子為負(fù)值，所以||變小，分母的值為正并變大，因此||變小，說明機(jī)構(gòu)的極位夾角在減小。而對(duì)于II型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)b∈(2-0.5a-0.5d,4-2a-d)時(shí)，隨著b的增大，2bc的值變小，而分子為正值，根據(jù)分析同樣可以得出||變小，機(jī)構(gòu)的極位夾角變小。</p><p>　　5 對(duì)平面四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析</p><p

77、>　　5.1 用VB對(duì)結(jié)論1、2、3進(jìn)行仿真</p><p>　　曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角受構(gòu)件尺寸變化的影響情況。</p><p>　　結(jié)論1：對(duì)于a, d一定的Ⅰ、Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，交換b與c兩值的機(jī)構(gòu)和原機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角相同。</p><p>　　對(duì)Ⅰ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，我們不妨取a=0.7， c=1.51，d=1.36，（a2+d2<b2+c2）根據(jù)論

78、文前面所做的VB編程，運(yùn)行結(jié)果如圖5.1：</p><p><b>　　圖5.1</b></p><p>　　現(xiàn)在交換b與c兩值運(yùn)行結(jié)果如圖5.2：</p><p><b>　　圖5.2</b></p><p>　　對(duì)Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，我們不妨取，取a=0.43，c=0.7，d=1.51，（a2+d

79、2>b2+c2），運(yùn)行結(jié)果如圖5.3：</p><p><b>　　圖5.3</b></p><p>　　現(xiàn)在交換b與c兩值運(yùn)行結(jié)果如圖5.4：</p><p><b>　　圖5.4</b></p><p>　　顯然通過VB仿真使結(jié)論1更清楚明了</p><p>　　結(jié)

80、論2：對(duì)于a、d一定的I型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，|b-c |越小，則機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin越大;當(dāng)b=c時(shí)，γmin取得極大值。</p><p>　　我們不妨取a=0.4，c=1.8，d=0.6，運(yùn)行結(jié)果如圖5.5：</p><p><b>　　圖5.5</b></p><p>　　令b=c=1.5，運(yùn)行結(jié)果如圖5.6：</p><

81、;p><b>　　圖5.6</b></p><p>　　顯然通過VB仿真使結(jié)論2更清楚明了</p><p>　　5.2 用ADAMS進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真</p><p>　　5.2.1 用ADAMS軟件進(jìn)行建模</p><p>　　步驟一：運(yùn)行ADAMS</p><p>　　1）通過“開始”“程序”

82、菜單運(yùn)行ADAMS 2005，或者直接雙擊桌面圖標(biāo)，運(yùn)行ADAMS/View程序。</p><p>　　2）出現(xiàn)ADAMS開始界面，如圖5.7所示。</p><p><b>　　圖5.7 開始界面</b></p><p>　　3）選擇Create a new model單選項(xiàng)。確認(rèn)Gravity（重力）文本框中是Earth Normal（-Gl

83、obal Y）,Units（單位）文本框中是MMKS-mm，kg，N，s，deg。確認(rèn)后單擊OK按鈕。</p><p>　　步驟二：設(shè)置建模環(huán)境</p><p>　　1）系統(tǒng)打開ADAMS 2005操作界面。在Settings下拉菜單中選擇Working Grid…。如圖5.8所示。</p><p>　　圖5.8 Settings下拉菜單

84、 圖5.9 設(shè)置柵格</p><p>　　2）系統(tǒng)打開參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，在Size欄，X和Y項(xiàng)都輸入500mm。在Spacing欄，X和Y項(xiàng)都輸入5mm，如圖5.9所示。確認(rèn)后單擊OK按鈕。</p><p>　　步驟三：幾何建模與建立約束</p><p>　　連桿機(jī)構(gòu)模型的建立是通過創(chuàng)建設(shè)計(jì)點(diǎn)、創(chuàng)建連桿、添加轉(zhuǎn)動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)這四步實(shí)現(xiàn)的。</p><

85、;p>　　1. 在ADAMS/VIEW的主工具箱中點(diǎn)擊圖標(biāo) 創(chuàng)建地面上4個(gè)工作點(diǎn)A、B、C、D</p><p>　　2. 在主工具箱內(nèi)點(diǎn)擊圖標(biāo)，創(chuàng)建依附于第一步中創(chuàng)建的設(shè)計(jì)點(diǎn)上的新零件連桿。</p><p>　　3. 在主工具箱內(nèi)點(diǎn)擊圖標(biāo)，在各個(gè)鉸點(diǎn)添加轉(zhuǎn)動(dòng)副，將連桿用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接起來。</p><p>　　4. 在主工具箱內(nèi)點(diǎn)擊圖標(biāo)，在曲柄與機(jī)架交接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)副上

86、添加轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，這樣一個(gè)理想曲柄連桿機(jī)構(gòu)模型就建立完成了，如圖5.10，</p><p>　　圖5.10 ADAMS虛擬樣機(jī)圖(曲柄搖桿機(jī)構(gòu))</p><p>　　然后再主工具箱內(nèi)點(diǎn)擊圖標(biāo)，對(duì)完成的曲柄連桿機(jī)構(gòu)的模擬運(yùn)動(dòng)，在ADAMS窗口上方的Build菜單中選擇Measure->Point to point->New。進(jìn)行測(cè)量仿真并查看結(jié)果。</p><p&

87、gt;　　5.2.2 ADAMS仿真</p><p>　　結(jié)論4：對(duì)于a 、d一定的I、II型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如果b>c(或b<c)，則交換b﹑c兩值后，機(jī)構(gòu)的極位夾角將增大(減小)。（結(jié)論5仿真過程如法炮制）</p><p>　　我們不妨就以I型，b>c為例進(jìn)行仿真。（設(shè)曲柄的角速度ω=30rad/s）</p><p>　　機(jī)構(gòu)的實(shí)際尺寸分別為，

88、，，，將其轉(zhuǎn)化為相對(duì)尺寸，，，，仿真此機(jī)構(gòu)，如圖5.11所示。</p><p><b>　　圖5.11</b></p><p>　　1)在工具箱中單擊仿真控制圖標(biāo)。</p><p>　　2）系統(tǒng)打開參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，設(shè)置End time為1，Step為1000，如圖5.12所示</p><p><b>　　圖5.

89、12</b></p><p>　　3）點(diǎn)擊開始仿真圖標(biāo)。</p><p>　　4）模型開始運(yùn)動(dòng)，到了結(jié)束時(shí)間，運(yùn)動(dòng)結(jié)束，如圖5.13所示。</p><p><b>　　圖5.13</b></p><p>　　搖桿的角速度圖像，如圖5.14所示：</p><p><b>　　圖

90、5.14</b></p><p>　　搖桿的角加速度圖像如圖像5-15所示：</p><p><b>　　圖5.15 </b></p><p>　　交換一下b、c值，即，機(jī)構(gòu)的實(shí)際尺寸分別為，，，，將其轉(zhuǎn)化為相對(duì)尺寸，，，，仿真此機(jī)構(gòu)，如圖5.16所示。</p><p><b>　　圖5.16<

91、;/b></p><p>　　1)在工具箱中單擊仿真控制圖標(biāo)。</p><p>　　2）系統(tǒng)打開參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，設(shè)置End time為1，Step為1000，如圖5.17所示</p><p><b>　　圖5.17</b></p><p>　　3）點(diǎn)擊開始仿真圖標(biāo)。</p><p>　　4）

92、模型開始運(yùn)動(dòng)，到了結(jié)束時(shí)間，運(yùn)動(dòng)結(jié)束，如圖5.18所示。</p><p><b>　　圖5.18</b></p><p>　　搖桿的角速度圖像，如圖5.19所示：</p><p><b>　　圖5.19</b></p><p>　　搖桿的角加速度圖像,如圖5.20所示：</p><

93、;p><b>　　圖5.20</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本篇論文主要研究工程中應(yīng)用比較多的Ⅰ、Ⅱ曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角γ，極位夾角θ與機(jī)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系，然后運(yùn)用工程分析軟件ADAMS針對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，從而能給出設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)時(shí)為保證有較好的特性時(shí)，選取構(gòu)件尺寸的建議。進(jìn)而為工程應(yīng)用提供

94、依據(jù)。?；仡櫲?，本文完成了如下工作:</p><p>　　第一章：緒論部分主要介紹了課題背景、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式、平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性（鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈中轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副的充要條件、行程速度變化系數(shù)、壓力角和傳動(dòng)角、死點(diǎn)）、連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用</p><p>　　第二章：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的模型主要介紹了一個(gè)個(gè)相似機(jī)構(gòu)把實(shí)際機(jī)構(gòu)尺寸化為相對(duì)機(jī)構(gòu)尺寸，得出這樣的結(jié)論：

95、</p><p>　　1.任意鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)相對(duì)桿長(zhǎng)之和恒為:a+b+c+d=4；</p><p>　　2. 4個(gè)相對(duì)桿長(zhǎng)必須滿足下列不等式:0< a 、b 、c 、d < 2。</p><p>　　第三章：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的工作特性分析主要講了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角分析（用VB編程）、Ⅰ、Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)慢行程最小傳動(dòng)角位置分析并得出如下結(jié)論：</p

96、><p>　　對(duì)于Ⅰ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：當(dāng)Φ0 ≤90°－θ／2時(shí)，慢行程最小傳動(dòng)角γ’min出現(xiàn)在曲柄與連桿拉直共線或與機(jī)架拉直共線的位置，即γ’min=min[∠BCDmin , 180°-∠BCDmax ,]。當(dāng)Φ0 ＞90°－θ／2時(shí)，慢行程最小傳動(dòng)角γ’min出現(xiàn)在曲柄與連桿重疊共線或曲柄與機(jī)架拉直共線的位置，即γ’min=min[ 180°-∠BCDmax , ∠B’

97、C’D min]。</p><p>　　對(duì)于Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：慢行程最小傳動(dòng)角γ’min出現(xiàn)在曲柄與幾家或與連桿重疊共線的位置，即γ’min= min[∠BCDmin , 180°-∠BCDmax , ]</p><p>　　研究了Ⅰ、Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角受構(gòu)件尺寸變化的影響情況。得出如下結(jié)論</p><p>　　結(jié)論1：對(duì)于a, d一定的Ⅰ、Ⅱ型曲

98、柄搖桿機(jī)構(gòu)，交換b與c兩值的機(jī)構(gòu)和原機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角相同。</p><p>　　結(jié)論2：對(duì)于a、d一定的I型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，|b-c |越小，則機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin越大;當(dāng)b=c時(shí)，γmin取得極大值。</p><p>　　結(jié)論3：對(duì)于a、d一定的II型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，|b-c |越大，則機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γmin越大。</p><p>　　第四章：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)極位夾

99、角分析主要研究了極位夾角與構(gòu)件尺寸的關(guān)系以及它們之間的相互影響得出如下結(jié)論：</p><p>　　結(jié)論1：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)極位夾角θ大于90°當(dāng)且僅當(dāng)以下兩式同時(shí)成立</p><p>　　結(jié)論2：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)極位夾角θ等于90°的充要條件為：</p><p>　　結(jié)論3：Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角一定小于90°。</p>&l

100、t;p>　　它們之間的相互影響得出如下結(jié)論：</p><p>　　結(jié)論4：對(duì)于a 、d一定的I、II型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如果b>c(或b<c)，則交換b﹑c兩值后，機(jī)構(gòu)的極位夾角將增大(減小)。</p><p>　　結(jié)論5：對(duì)于a, d一定的I(或II)型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)b∈(a,2-0.5a-0.5d)(I型)或</p><p>　　b∈(2-0.5

101、a-0.5d,4-2a-d)(II型)時(shí)，隨著b的增大，機(jī)構(gòu)的極位夾角將減小。</p><p>　　第五章：主要講用VB對(duì)結(jié)論1、2、3進(jìn)行仿真， 用ADAMS對(duì)結(jié)論4、5進(jìn)行仿真。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成是在我們的導(dǎo)師劉艷艷老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。在每次設(shè)計(jì)遇到問題時(shí)老師不辭辛苦的講

102、解才使得我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過程中，花費(fèi)了劉老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使我受益終生！</p><p>　　還要感謝和我同一設(shè)計(jì)小組的幾位同學(xué)，是你們?cè)谖移綍r(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問題，特別是在軟件ADAMS建模上，得到了你們的幫助，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下去，沒有你們的幫助我不可

103、能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。</p><p>　　最后我還要感謝我的母?！暇├砉ご髮W(xué)紫金學(xué)院四年來對(duì)我的栽培。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 銀金光.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2009.</p><p>　　[2] 王良才，張文信，黃陽(yáng).機(jī)械

104、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京：北京大學(xué)出版社，2007.</p><p>　　[3] 孫恒，陳作模.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，1999.</p><p>　　[4] 諸文俊.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1998.</p><p>　　[5] 孫恒，傅則紹.機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社，1989.</p><p>

105、;　　[6] 孫桓，等．機(jī)械原理[M]．北京：高等教育出版社(第5版)，1996．</p><p>　　[7] 沈萬年，劉向鋒，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1997.</p><p>　　[8] 張啟先. 空間機(jī)構(gòu)的分析與綜合[D]. 廣州： 華南工學(xué)院，1981.</p><p>　　[9] 方鍵. 機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200

106、5. </p><p>　　[10] 王華坤，范云勛.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（上）[M]. 北京：兵器工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[11] 曹惟慶. 平面連桿機(jī)構(gòu)分析與綜合[M]. 北京：科學(xué)出版社，1989.</p><p>　　[12] 鄭建榮.ADAMS-虛擬樣機(jī)技術(shù)入門與提高[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010.</p><p&

107、gt;　　[13] 王國(guó)強(qiáng)，等．虛擬樣機(jī)技術(shù)及其在ADAMS上的實(shí)踐[M]．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2003．</p><p>　　[14] 羊有道，錢瑞明. Ⅰ、 Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能研究[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2005, 340（1）: 21-24.</p><p>　　[15] 藍(lán)兆輝，鄒惠君.基于軌跡局部特性的機(jī)構(gòu)并行優(yōu)化綜合[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1999, 35(5),

108、 16-19.</p><p>　　[16] 張啟先. 機(jī)構(gòu)組成學(xué)的新探討[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1996，9(l)：1-3.</p><p>　　[17] 魏引煥，鄭晨升. Ⅰ、 Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)慢行程最小傳動(dòng)角位置分析[J]. 西安科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，3(9)：301-304.</p><p>　　[18] 王知行，陳照波，江魯.利用連桿轉(zhuǎn)角曲線進(jìn)行平面四桿

109、機(jī)構(gòu)軌跡綜合的研究[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),1995,31(l),42-47.</p><p>　　[19] 藍(lán)兆輝，鄒惠君.基于軌跡局部特性的機(jī)構(gòu)并行優(yōu)化綜合[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1999, 35(5), 16-19.</p><p>　　[20] 褚金奎，曹惟慶.用快速傅立葉變換進(jìn)行再現(xiàn)平面四桿機(jī)構(gòu)連桿曲線的綜合[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1993 , 29(5),117-122.</p&

110、gt;<p>　　[21] 褚金奎，曹惟慶.四桿機(jī)構(gòu)連桿曲線的特征參數(shù)、頻譜結(jié)構(gòu)及其特性[J].機(jī)械傳動(dòng)，1996, 20 (2),247-250.</p><p>　　[22] 褚金奎，曹惟慶.平面連桿機(jī)構(gòu)輸出函數(shù)分析與綜合的新方法一頻譜分析法[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1992,36(3),1-6.</p><p>　　[23] 吳鑫，褚金奎，吳深等.帶有預(yù)定時(shí)標(biāo)平面四桿機(jī)構(gòu)

111、連桿軌跡的尺度綜合[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1998, 17(6),885-888.</p><p>　　[24] 吳鑫.基于數(shù)值圖譜的平面連桿機(jī)構(gòu)尺度綜合研究[D].西安:西安理工大學(xué)，1998.16-38</p><p>　　附錄A Dim a As Double </p><p>　　Dim c As Double</p>

112、<p>　　Dim d As Double</p><p>　　Dim b As Double</p><p>　　Dim leve As Double </p><p>　　Dim DegreetMax As String</p><p>　　Dim DegreetMin As String</p><p&

113、gt;　　Dim Degreet As Double</p><p>　　Dim Rmin As Double '最小傳動(dòng)角</p><p>　　Dim Rmax As Double '最大傳動(dòng)角</p><p>　　Dim ZJDegreet As Double '機(jī)架和曲柄的夾角</p><p>

114、　　Dim fal As Boolean</p><p>　　Dim showFla As Boolean</p><p><b>　　'點(diǎn)擊計(jì)算按鈕</b></p><p>　　Private Sub btnJIsuan_Click()</p><p>　　Valiate '非空驗(yàn)證</p&g

115、t;<p>　　If fal = False Then</p><p><b>　　Else</b></p><p>　　a = Val(txta.Text)</p><p>　　c = Val(txtc.Text)</p><p>　　d = Val(txtd.Text)</p><p

116、><b>　　'計(jì)算出b的值</b></p><p>　　b = 4 - a - c - d </p><p>　　leve = 2 * b * c '商</p><p>　　If a + c + d > 2 And a + c + d < 4 Then</

117、p><p><b>　　Else</b></p><p>　　MsgBox ("您輸入的a c d的取值范圍有誤，請(qǐng)重新輸入!")</p><p><b>　　Exit Sub</b></p><p><b>　　End If</b></p>&l

118、t;p>　　If b > 0 And b < 2 Then 'b值在0到2的范圍內(nèi)</p><p><b>　　'最大角的余弦值</b></p><p>　　DegreetMax = ((b * b) + (c * c) - ((d + a) * (d + a))) / leve</p><p><b

119、>　　'計(jì)算最小余弦值</b></p><p>　　DegreetMin = ((b * b) + (c * c) - ((d - a) * (d - a))) / leve</p><p>　　DegreetMax = "0" + DegreetMax</p><p>　　txtMaxChuan.Text = ArcC