1、機械原理課程設計1010AB1B2C2C1Dd0=1a0b0c00 2 1圖 61.四桿機構的相對尺寸設計四桿機構的相對尺寸設計(見“機械原理”P126) 已知參數：k, 2, .計算機構的相對尺寸a0 ,b0 ,c0 , d0=1.112.計算四桿機構的絕對尺寸計算四桿機構的絕對尺寸（1）曲柄半徑 a剪切鋼板一次所需的時間t：t=L/Vt曲柄的轉速n1和角速度1:)/(/2min)/(/6011sradLVrLVntt(6)11若曲柄銷的速度為VB，則曲柄半徑 a為：a= VB / 1. 由于VB未知，故作如下假設：k1=vB/v刀-曲柄銷的速度與上下刀刃平均水 平速度之比。VB =k1 V

2、刀 = k1 Vt.由此得到)/(/2min)/(/6011sradLVrLVntt(6) )2/(/111LkaVkat(7)2*2/1=4 =12.566411 )2/(/111LkaVkat(7)待機構設計完成后可計算真實k1值V刀= (VEt + VFt)/2.k1 = VB / V刀=2 VB / (VEt + VFt).初步設計時可先予選k1 =1.11.2.11(2) 四桿機構的絕對尺寸 根據計算出的曲柄半徑 a和四桿機構的相對尺寸a0 , b0 ,c0 ,d0 ,可求得其絕對尺寸a ,b ,c ,d: =a/ a0; a= a0 , b= b0, c= c0, d= .113.

3、刀刃位置確定刀刃位置確定刀刃位置應同時考慮刀刃重合量h及上下刀刃水平速度基本相等的要求。ABCDhhFEefcba423yxP34圖 7予選機架傾角4 （=10,使曲柄與機架共線2134P24112/ 14224cos)( 2)()(cosadhfadhfehdfABCDhhFEefcba423yxP34(P24)圖 7d411ABCDhhFEefcba423yxP34(P24)圖 743 = 4 + BDC求。BCE求2。分別由CDE和CDF求出LCE和LCF。12ABCDhhFEefcba423yxP34(P24)圖 7點E，F相重和，即LCE = LCF ，故令LCEF=(LCE+LCF

4、)/2= LCE = LCF.按長度LCEF及尺寸b,e,c,f重新計算2*， * 3。124.剪切角1的確定ABLhhCFefcba423yxP34(P24)E1223圖 8ELCED11 =4-，由ABD求出LBD由BED求出；分別由BEC和 DFC求出1和2125.調整上下刀刃水平速度誤差(調整機架傾角4) 13ABLhhCFefcba423yxP34(P24)1E1223圖 8ELCED若E=90，沿水平t方向無分量V Et=V ct ；V Ft =V ct 。V V E=V =V C+V +V ECV V F=V =V C+V +V FC 13yxABLCFefcba4231E122

5、3ELCEDABLCFefcba4231E1223ELCEDABLCFefcba4231E1223ELCED13ABLhhCFefcba423yxP34(P24)1E1223圖 8ELCED222222222222cos)cos(sin)sin(tansinsin)sin(coscos)cos(bebelbelbeEECEFECEF(17)求CE的方向角E：13ABLhhCFefcba423yxP34(P24)1E1223圖 8ELCED E = E -904 = 4 - E1 = 1 - E 2 = 2 - E 3 = 3 - E146,6,曲柄半徑的調整曲柄半徑的調整(刀刃與鋼材運動速度同

6、步)1）求出2、 3ABLhCFef4*2*3 2*yxP34(P24)1*E2 *3 *圖 8D14)sin(sin)cos(cos221221eayeaxEE2）求刀刃E，F點的位置：ABLhCFef4*2*3 2*yxP34(P24)1*E2 *3 *圖 8Da)sin(sin)cos(cos334334fdyfdxFF此時，xE=ExF yE=yF14)sin(sin)cos(cos)sin(sin)cos(cos334334221221fdyfdxeayeaxFFEE)sin()cos()sin(sin)cos(cos3333332221122211fVxfVyeaVxeaVyFxF

7、FtFExEEtE3 3）求刀刃）求刀刃E E，F F點的速點的速度度ABLhCFef4*2*3 2*yxP34(P24)1*E2 *3 *圖 8DaVEt=VFt ?2FtEtVVV刀14 )2/(2111LkaVak刀4）調整拉鋼系數（重新計算曲柄半徑）2FtEtVVV刀tVV/刀 )2/(1Lka 15 5）按比例改變各構件長度：（k, 2不變） *=a*/a b*=b* , c*=c* , d*=d* , e*=e* , f*=f* .157.最終設計結果 滿足給定設計參數的機構尺寸如下： a* b* , c* , d* , e* , f * ， 4， 2， 3. 其剪切角為1 。15

8、ABLCFefcba3yxP34(P24)1E圖 9D-FCFC1)sin()sin(sin333*222*11*fVeaVFxEx8.求曲柄的平衡力矩Mb Mb 1-FcVEx+FcVFx=0 Mb=Fc(VEx- VFx)/ 1Mb15五.機構設計性能校驗(用帶*號尺寸計算）1，檢驗剪切（ 1 ）時，上下刀刃對刀誤差)/(2)/(2FEFEFEFEyyyyyxxxxx152，檢驗剪切時上下刀刃是否與鋼材運動速度同步（；153，檢驗剪切時上下刀刃沿鋼材速度的相對誤差是否滿足要求（ v刀0.05）；154 , 檢驗機構是否達到給定設計要求（k, 2 , ).155，從結構尺寸，傳力性能等方面與

9、方案5比較其優劣。18要要 求求1。按自己的設計繪制機構型綜合圖一張（如何從運動鏈變換得到；按 合理的比例繪制機構簡圖；按比例畫出上下刀刃的軌跡并判斷方案 的合理性；分析優缺點）；2。按機構設計的最終尺寸，按比例繪制機構圖及上下刀刃的軌跡；3。設計說明書用鋼筆書寫，文字清晰端正，內容完整精煉流暢， 不少于15頁；4，闡明原理，方法時應配有示意圖（用鉛筆儀器繪制）；5。將設計說明書及兩張圖紙裝訂后粘貼封面。18繪制2號圖時的要求1）標出尺寸、運動副、位置參數等的代號，列表標出其數值；2）以X為起始位置將曲柄圓周等分為12等分，圖解求點E、F的軌跡（13點）；3）列表標出點E、F坐標的圖解值與理論

10、值及其相對誤差。18七.設計的內容及要求(一）設計說明書內容（僅供參考）一）設計說明書內容（僅供參考）1、設計任務（題目；具體設計內容）；2、飛剪的工作原理及工藝要求；3、原始數據（工藝參數；設計參數）；4、機構型綜合（型綜合原理；工藝對機構動作的要求；三種方案的 比較）；185，機構的尺寸設計（四桿機構相對尺寸計算；刀刃位置尺寸及剪切 角的確定方法；機構絕對尺寸計算及調整的原理與方法；最終設計 結果）；6，機構的平衡力矩計算；7，主要結論（與方案6比較列出機器的尺寸參數及性能；從機器的尺 寸大小，機重，傳力等方面比較本方案的優缺點）；8，結束語（設計心得與體會）9，參考文獻（作者。文獻名。出

11、版社。出版年月。 卷期號（或頁號）。 16六.機構設計的優化方法 為保證實現給定的2 首先按式（1）（5）計算四桿機構的相對尺寸a0,b0,c0,d0. 按式（7）初定曲柄半徑后，可按式（9）確定四桿機構的絕對尺寸b,c,d.因此以下參數可作為設計變量： a，4 ，2 ，e ，3 ，f 以及剪鋼所對應的曲柄轉角1。 16六.機構設計的優化方法 其中2 ，e 和3 ，f之一為非獨立變量。應按點E，F重合確定下刀刃位置尺寸.若保證h=250mm，則e, 2之一也為非獨立變量。因此設計變量為1 ，2 ，4 ,a共四個。a，4 ，2 ，e ，3 ，f,1。16六.機構設計的優化方法ABdhhCFefc

12、ba423yx1E23圖 10DELCE求保證h=250時e的長度:h=a coa1+e cos( 2 + 2);e=(h-a coa1)/ cos( 2 + 2);xE=d cos 1+f cos( 3- 3)=h;yE=d sin 1+f sin( 3- 3).其中yE=a sin 1+e sin( 2+ 2).求出f, 316六.機構設計的優化方法ABdhhCFefcba423yx1E23圖 10DELCE建立目標函數應考慮如下因素：1。VEt與VFt間的誤差；2。 VEt與VFt要與vt同步；3。能剪斷鋼材17由此得到飛剪機構優化設計的數學型目標函數：F(X)=W1 |- 2(VEt-

13、VFt)/ (Vet+VFt) | + W2 -( VEt+VFt)/(2vt + W3 | k3-h |min約束條件： 0 xi=pi （i=1,24)設計變量為：X=x1 x2 x3 x4 T=1 2 4 a T17),.2 , 1()cos(cos)cos(cos334221nifdxeaxiFiiiEih=(xFi )MAX- (xEi )Min (i=1,2n) n為曲轉角的分點數。18約束隨機法的源程序使用說明18/*/ #define pi 3.1415926 #include stdio.h #include math.h #include stdlib.h main() f

14、loat x20,x020,f,f0,goalf(),constr(),sm,y20, s20,al=1.3,kr,e=1e-5; int n=2,i,j,g,k,m=50,numb=0; loop1:for(i=0;in;i+) printf(x0%d=,i);scanf(%f,&x0i); f0=goalf(x0);g=constr(x0); printf(f0=%f,g=%dn,f0,g); if(g=1) goto loop1; for(i=0;in;i+) printf(x0%d=%f,i,x0i); printf(f0=%f,f0);的值全局常量設計變量設計變量初值目標函數約束函數

15、初始步長步長最小值設計變量的個數搜索方向的次數給出n個設計變量的初始值18loop2:k=1;j=0; loop3:sm=0; for(i=0;in;i+) kr=random(200);kr=kr/200; yi=kr*2-1;sm=sm+yi*yi; for(i=0;in;i+) si=yi/sqrt(sm);xi=x0i+al*si; loop4: f=goalf(x);g=constr(x);numb=numb+; if(g=1 ) if(j=0) goto loop6;else goto loop2; if(ff0) goto loop5; if(j=0) goto loop6; e

16、lse goto loop2; loop5: for(i=0;in;i+) x0i=xi;f0=f;j=1; for(i=0;in;i+) xi=x0i+al*si; goto loop4;18loop6: k=k+1; if(ke) al=al/2;goto loop2; printf(n*results:*n); for(i=0;in;i+) printf(x%d=%fn,i,xi); printf(numb=%d,al=%f, f=%f,numb,al,f); /*/當步長小于e時，完成迭代18float txytan(x,y) /*/ float x,y; float z; if(fabs(x)=1e-5) if(y0) z=-pi/2; else z=pi/2; else if(x0) z=atan(y/x)+pi; else z=atan(y/x); return(z); /*/ float goalf(xx) /*/