四连杆课程设计

机械原理课程设计

2014年6月25 日

任务书

题目：雷达天线俯仰机构

同组成员：

指导教师:

一、设计题目

雷达天线用于接收无线电信号，通过俯仰机构可以控制雷达天线的摆动角度，便于接收大范围无线电信号。

二、设计数据

1.雷达天线接收器的摆动角度为80°，行程速比系数为1；

2.雷达天线接收器的角速度为0.3rad/s；重量为100N

三、设计任务

1.设计传动系统中个机构的运动尺寸，绘制雷达天线俯仰机构的运动简图；

2.计算主动件的运动速度及驱动力；

3.编写课程设计说明书

成绩评定表

目录

1.1机构简介 (1)

1.2无急回特性曲柄摇杆机构存在条件的推导 (1)

1.3设计方程的推导 (2)

1.4杆长计算 (5)

1.5角度计算 (5)

第2章

2.1绘制运动简图 (7)

第3章

3.1机构运动分析 (8)

第4章

4.1机构受力分析 (9)

第5章

5.1心得体会 (10)

第6章

6.1参考文献 (12)

第1章

1.1机构简介

曲柄摇杆机构是平面四杆机构的基本形式之一，因其结构简单、制造容易、

工作可靠等优点，其在工程中有广泛的应用。在曲柄摇杆机构中，当极位夹角θ=0°时，曲柄摇杆机构无急回特性，无急回特性曲柄摇杆机构可根据行程速比系数，摆动角度，进行尺寸设计。

首先推导出无急回特性曲柄摇杆机构存在的条件，并依据所推导出的无急回特性曲柄摇杆机构存在的杆长条件，结合曲柄摇杆机构处于极限位置的杆长三角函数关系，推导出无急回特性曲柄摇杆机构的设计方程，由设计方程求解出杆长的设计公式，然后可根据结构要求预先选定曲柄的杆长，并借助杆长的设计公式可直接计算出其余各杆的长度。

1.2 无急回特性曲柄摇杆机构存在条件的推导

当极位夹角θ=0°，即行程速度比系数K=1时，曲柄摇杆机构无急性回特性。

如图1所示，曲柄摇杆机构ABCD，曲杆AB为主动件，C1和C2点为摇杆CD 所处的2个极限位置点，令AB=a,BC=b,CD=c,AD=d。由三角形AC1D和AC2D 得

c²=（a+b）²+d²-2（a+b）dcosα2（1）

c²=（b-a）²+d²-2（b-a）dcosα1（2）

如图1，若极位夹角θ=0°，则必有ɑ1=ɑ2=ɑ，即A、B1、，C1、B2、C2各点共线，那么将（1）式减（2）式可得

cosα=b/d (3)

将(3)式代入(1)式或(2)式可得

a²+d²=c²+b²(4)

因曲柄摇杆机构曲柄必为最短杆,所以要使(4)式成立，则必有d>c，d>b，d>a，即d为最长杆.由图1所示假设AB是曲柄，AD是机架。可知曲柄摇杆机构无急回特性的条件是

杆长条件：最短杆与最长杆的平方和等于其余2杆平方和.

机架条件：机架为最长杆.

1.3设计方程的推导

已知:极位夹角 =0°，即行程速比系数K=1，摆角Ψ，机构许用传动角[γ]。

如图2所示。

图2 无急回特性曲柄摇杆机构运动简图AB杆为曲柄，AD为机架,CD为摇杆，C1和C2点为曲柄摇杆机构处于极限位置时C

__ __ __ __

点所处的点。α为机构的最小传动角，令AB=a，BC=b，CD=c，AD=d。

由三角形AC1C2得：

___

C1C I²=（a+b）²+（b-a）²-2（a+b）（a-b）cos (5)由三角形DC1C2得:

___

C1C2²=2c²（1-cosΨ）

___

C1C2²=4c²sin²（Ψ/2）

___

C1C2 = 2csinΨ/2 （6）

当 =0°时，由（5）和（6）联立得

c=b/[sin（Ψ/2）] (7)

由三角形B0C0D0得

（d-a）²=b²+c²-2bccosγmin(8)

由上述无急回特性曲柄摇杆机构存在的杆长条件得

a²+d²=c²+b²(9)

将（9）代入a²+d²=c²+b²（8）式得

d=（bccosγmin）/a （10）

将（7）式c=b/sin（Ψ/2）代入(10)得：

d=（b²cosγmin）/asin(Ψ/2) (11)

将(7)式和(11)代入(9)式整理后得:

（12）令（12）中的γmin=[γ]，把α看着参变量，同时令

则关于杆长b的设计方程为

A0b4 - B0b2 + C0 = 0 (13)解方程则(13)式的b的一个实根为:

(14)综上推导b，c，d杆的设计公式为：

c=b/sin(Ψ/2)

d=（bccosγmin）/a

在设计中，根据所设计的无急回特性摇杆机构的一些结构条件，首先确定曲

柄a的杆长。当曲柄a的杆长确定后，再由已知条件便可求出A0、B0和C0的大小。当A0、B0和C0的大小确定后，即可由b，c，d杆的设计公式求出b，c 和d的杆长。

1.4 杆长计算：

设c = 100，d = 200。

a = 100 * sin（40）；

d*d=b*b+c*c- a*a；

a=64；

b=184；

1.5角速度计算：

2 ×3.1415926 ÷(80 ÷180 ×3.1415926 ×2 ÷0.3) = 0.675rad/s