八章刚体导引机构综合.ppt

刚体导引机构的综合,第八章,讲授内容：,8-1 刚体导引机构的应用及实现方法 8-2 刚体导引机构的综合方程式 8-3 给定位置数与任选参数个数的关系 8-4 三位置刚体导引铰链四杆机构设计,8-1刚体导引机构的应用及实现方法,1、刚体导引机构的应用,刚体导引：要求机构中的某一构件，顺次通过若干给定的位置，这在机构学中便称为“刚体导引”或“运动发生”。能够完成导引刚体通过给定位置的机构，就称为刚体导引机构。,图8-1为某一生产线的传动装置，属于一个典型的刚体导引问题。要求工件依次通过图示1、2、3位置，完成由传送带A送到传送带B。 注意：通常被导引刚体的运动是一般平面运动。,图8-1,2、实现刚体导引的方法,为了实现导引刚体的运动，在刚体导引机构中必须具备能够做一般平面运动的构件。我们知道，连杆机构就具备这个条件，因为连杆做平面运动。,图8-2,3、被导引刚体位置的给定方法,刚体做平面运动时，可以用某一个平面图形来代表，其位置的给定有不同的方法。如图8-3，选择图中任意点Pi做为基点，以该点的两个坐标（Px，Py）及通过点的直线PL的幅角共三个参数来给定刚体的位置。,图8-3,8-2 刚体导引机构的综合方程式,1、二杆组,一般的，平面连杆机构可以分为一系列的二杆组。二杆组有两种：只含有转动副的铰链二杆组（图8-4a）；含有移动副的滑块二杆组（图8-4b）。二杆组的外端运动副之一连接到机架上。,图8-4,(a),(b),图8-5,(a),(b),(c),2、二杆组的综合方程式,图8-6,图8-7,如图8-7，当机构处于第i个精确位置时，A点和P点的位置分别是Ai、Pi。在固定参考平面内任取坐标系xOy，做该二杆组的矢量图。当机构运动时，除矢量r7是定矢量外，其余矢量都在变化。,图中 0： 连架杆r2的初始幅角 i： 连架杆r2在第i个位置的幅角 i：连架杆r2在第i个位置相对于初始位置的相对转角 0： 矢量r5的初始幅角 i： 矢量r5在第i个位置的幅角 i：矢量r5在第i个位置相对于初始位置的相对转角,根据定义，有,规定第一个精确位置为初始位置，则有1 =0，1 =0。,由图8-7可以得到二杆组r2、r5在第i个位置的矢量方程,分别向x、y轴投影，并进行化简、整理，可得,（8-1）,i 是被导引刚体的精确位置。,该式即为二杆组的综合方程式。式中，i是被导引刚体的精确位置。当给定的精确位置数为n时，由式（8-1）可得n个方程，在刚体导引机构的设计中，刚体的精确位置是给定的，所以式中Pix、Piy、i是已知的，待求参数是r2、r5、A0x、A0y、0五个。,8-3 给定位置数与任选参数个数的关系,式（8-1）包含方程的数目等于被导引刚体的精确位置数n，而方程的未知数有5个，即r2、r5、A0x、A0y、0。因而，被导引刚体的精确位置数不能超过5个。 表8-1给出了给定位置数与任选参数的个数之间的关系。,8-4 三位置刚体导引铰链四杆机构设计,给定被导引刚体三个位置，综合一铰链四杆机构来实现该功能时，通常先分别计算其中的各二杆组，然后将它们组合起来，就形成此铰链四杆机构。,当给定导引刚体的三个位置，即刚体内某一任选基点的坐标及幅角为已知：,（8-2）,取A0x，A0y为任意参数，则得到如下三个方程，未知量为r2、r5、 0 ：,图 8-8,（8-6）,图 8-9,求出以上三个机构参数后，可求得铰链A的各相关点A1、A2、A3，为连架杆矢量r2和连杆矢量r5在机构三个相应位置的交点。,注意：有两个交点，判别方法为该点对应矢量的幅角应为,三位置刚体导引铰链四杆机构综合的编程计算过程： （1）计算线性方程组（8-6）的系数及右边常数； （2）解方程组（8-6），求未知量S0、S1、S2； （3）求二杆组待求机构参数r2、r5、 0 ； （4）求动铰链A的三个相关点A1、A2、A3； （5）按同样过程求解另一二杆组的机构参数及动铰链B的相关点； （6）确定铰链四杆机构的机架r1和连杆r3尺寸。,图 8-10,例8-1三位置刚体导引机构的设计，为装配线设计一个输送工件的导引四杆机构，要求将工件从传送带C1经过一个中间传送