文档介绍：第 19 卷第 2 期
2005 年 6 月
山 东 轻 工 业 学 院 学 报
Vol . 19 No . 2
JOURNAL OF SHANDONG INSTITUTE OF L IGHT INDUSTRY J un . 2005
实现给定轨迹的
平面四杆机构设计的 CAD 方法
李和勤
(烟台职业学院,山东烟台 264025)
摘要:实现给定轨迹的四杆机构设计,是平面四杆机构设计的基本问题。实现给定轨迹的平面四杆机构
设计的 CAD 方法,是将连杆机构原理与计算机绘图相结合,编制了成组连杆曲线绘制程序。并对绘制连杆曲线
的原理进行了充分地分析和论证。利用程序绘制的“电子连杆曲线图谱”,可方便地在计算机上进行“实现给定轨迹的平面四杆机构设计”。
关键词:平面四杆机构;连杆曲线图谱;坐标系变换
中图分类号: TP391
文献标识码:A
文章编号:1004 - 4280 (2005) 02 - 0010 - 06
在平面四杆机构中, 连杆做平面复杂运动, 其上各点在运动中的轨迹各式各样、丰富多彩。
利用杆平面上的点, 实现一定轨迹的要求, 是平面四杆机构设计的基本问题。实现给定轨迹的
四杆机构设计, 传统的方法有图解法、解析法、实验法, 亦或利用“连杆图谱”来求解[1 , 2 ] 。这些方法有的精度不高, 有的十分复杂。
本文将介绍的“实现给定轨迹的
平面四杆机构设计”的 CAD 法, 该方法将连杆机构原理与计算机绘图相结合, 编程设计了设计机构的工作界面(如图 1 ) , 在界面上交互工作, 如选 a 、b 、c 、d 的长度, 输入起始号为 1 , 终止号为 35 。该程序能将连杆上的 35 个有序点的轨迹在屏幕上同时准确画出, 以便从中查找与给定轨迹曲线相
似连杆曲线, 进而确定机构的尺寸及
相似连杆曲线对应点在连杆上的位置。与传统的方法相比, 快捷、准确。
图 1 实现给定轨迹的平面四杆机构设计的
窗口界面( 曲柄摇杆机构)
收稿日期:2005 - 02 - 26
作者简介:李和勤(1949 - ) ,男,山东省招远市人,大学本科,烟台职业学院副教授,主要从事机械、计算机专业的教学和研究。
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原理简述
因将连杆轨迹曲线在屏幕上画出, 需进行坐标转换, 图 2 中参数简介如下:
xoy :屏幕坐标系; XB Y :机架坐标系;
UCV :连杆坐标系; w :连杆坐标系相对机架坐标系的转角;
t :曲柄转角; a 、b 、c 、d :分别表示曲柄摇杆机构的各杆长; M ( U , V ) :连杆上任意确定点。
编号 1~35 的点:为固定在连杆上的有序点, 其在连杆坐标系中的相互间隔为 c/ 4 , 分布
位置如图 2 ( 与应用程序中的输入起始号和输入终止号相对应) 。
图 2 绘制连杆曲线的结构示图
如图 2 , 由机构原理知:在曲柄摇杆机构中, 基 a 、b 、c 、d 、t 参数确定, 机构的位置相对机架来说就确定, 连杆上的任意确定点的位置也是确定的。由于机架坐标系相对屏幕坐标系位置, 也因连杆轨迹曲线簇在屏幕上显示位置的需要而预先确定( 即 B 点的位置, 相对转角如图
2) 。因而, 连杆上的任意确定点的位置相对屏幕坐标系来说, 也是确定的。即可用已知参数来