1、连杆机构运动分析指导连杆机构运动分析指导 一、实验目的一、实验目的 1. 加强学生对机构组成原理的认识，进一步了解机构组成及其运动特性， 为机构创新设计奠定良好的基础。 2. 培养学生连杆机构解析法分析的能力。 二、实验原理二、实验原理 机构一般由两部分组成，一部分为机架和原动件及他们之间的运动副，另一 部分由其他构件和运动副组成。其中，前一部分称为基本机构部分，后一部分称 为从动件系统。如图 1 所示的机构可以分成如图 2 所示两部分。两部分机构自由 度之和等于原始机构的自由度，由于基本机构的自由度与原动件数目相等，等于 机构的自由度，所以从动件系统部分的自由度为 0。 在很多情况下，从动件
2、系统可以进一步划分成更小的杆组。我们把无法再分 割的、自由度0 的从动件连接称为阿苏尔杆组 (Assur group). 例如如图 2 的从 动件系统可以进一步划分成如图 3 所示的两个阿苏尔杆组。 在每一个阿苏尔杆组中，杆组内部各构件间连接的运动副称为内部运动副 ( inner pair内副)。例如杆组 DCB 中的转动副 C 和杆组 GFE 中的转动副 F。每一 个阿苏尔杆组中有一部分运动副与运动已知构件相联，这一部分运动副称为外部 运动副（outer pairs外副)。例如，阿苏尔杆组 DCB 中的转动副 B 和 D 分别和运 动已知构件(原动件和机架)相连接，为外副。阿苏尔杆组 DCB
3、 通过外副 B 和 D 与运动已知的构件连接后，形成了一个铰链四杆机构 ABCD ，杆组 DCB 中的构 件 BCE 和 DC 运动确定。 阿苏尔杆组 GFE 通过外副 E 和 G 与运动已知构件 （BCE 和机架）连接。注意：转动副 E 不是阿苏尔杆组 DCB 的一个外副。从阿苏尔杆 组的安装顺序，我们可以看出杆组 DCB 是第一杆组，杆组 GFE 是第二杆组。 我们可以得到机构的组成原理： 任何机构都是在基本机构的基础上依次添加 杆组扩展而成的。注意只有在前面的阿苏尔杆组安装完之后，后面的杆组才能安 装。 依据机构的组成原理就可以预先编写一些常用阿苏尔杆组的子程序。这样， 多杆连杆机构的运
4、动分析就可以简化成简单的两步：首先，将机构拆成基本机构 部分和阿苏尔杆组，然后，根据阿苏尔杆组的类型和装配顺序调用相应的运动分 析子程序。 三、实验方法与步骤三、实验方法与步骤 1实验前的准备。 预习本实验，掌握实验原理。 熟悉教师给定的连杆机构； （亦可自己选择并设计一个连杆机构，并画出其 机构运动简图） 。 让同学初步了解一下 True Basic 常用命令及其使用。编写了学习指导“True Basic 常用命令简介和 True Basic 常见出错提示信息” 的学习指导，详见“附 件” 。 掌握机构的组成原理和结构分析。 熟练掌握基本的二级 Assur 杆组和 Link 杆组的运动分析解
5、析法，了解相应 子程序的意义，懂得如何正确调用相应的子程序，详见“附件” “常用 二级阿苏尔杆组及其子程序” 。 2实验步骤： （1）连杆机构结构分析 先去掉机构中的局部自由度和虚约束；计算机构的自由度，确定原动件；拆 分杆组，画在纸上。编写“图 4 连杆机构结构分析” 的学习指导，详见“附件 ” 。 （2）编写主程序 A B C D E F G A B C D E F G A B C D E F G 图 1 图 2 图 3 编写运动分析主程序。根据选定的机构，编写相应的连杆机构运动分析主程 序。为此，编写了“图 4 连杆机构计算程序”的学习指导 ，祥见“附件” 。 编写动画主程序。 根据选定
6、的机构， 编写相应的连杆机构动画主程序。 为此， 编写了“图 4 连杆机构动画程序”的学习指导 ，详见“附件” 。 。 编写绘制从动件位移、速度、加速度线图的主程序。为此，编写了 “在 TB 中绘制 SVA 三曲线” 的学习指导，详见“附件” 。 。 编制将从动件位移、速度、加速度线图转化成相应.scr 文件的主程序,详见“附 件”“在 ACAD 中绘制 SVA 三曲线” 。 （3）上机调试 上机调试，并将结果输出。 调试并运行连杆机构运动分析主程序， 然后将计算结果的具体数值以文件的形式 保存起来(参见附件“如何将 TRUE BASIC 的输出数值打印出来” ， “如何 将 TRUE BAS
7、IC 的输出数值存为文件” ， “如何在 Excel 调用数值并画出曲线”)， 以备检查。 调试并运行连杆机构动画主程序检查运动分析是否存在明显的错误， 以检验 机构位置分析是否正确。 调试并运行绘制从动件位移、速度、加速度线图的主程序，以检验从动件的 速度和加速度是否正确，进行进一步的检查，看看是否位移达到极值时，速度为 0，速度达到极值时，加速度为 0。 调试并运行将从动件位移、速度、加速度线图转化成相应.scr 文件的主程 序，然后将.scr 文件在 AUTOCADAUTOCAD 中打开，获得从动件位移、速度、加速度三线 图， 并加画相应的坐标轴与坐标。 为此， 编写了 “在 ACAD 中绘制 SVA 三曲线” 的 实验学习指导，详见“附件” 。 3编写实验报告。
