在autocad中设计平面四杆机构
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收稿日期:2005-08-25
作者简介:张正祥(1966-),男,湖北鄂州人,鄂州大学机械系讲师。
研究方向:机械设计与制造。
第12卷第6期
Vol.12No.6鄂州大学学报
JournalofEzhouUniversity
2005年11月
Nov.2005
平面四杆机构设计可用作图法或解析法,其中解析法精度较高,并可用计算机辅助计算提高工作效率,得到了越来越广泛的应用。
而作图法虽然具有原理简单、方法直观、作图便捷的优点,但手工作图误差较大,设计精度较低,不能满足工程实际所需要求,因而其使用范围已大大减少。
尽管作图法的使用在很多场合受到限制,但是其独特的优点是解析法不能替代的。
在作图法中应用AutoCAD软件进行四杆机构设计可大大提高设计精度和工作效率,满足较高的设计精度要求。
1AutoCAD软件绘图功能简介
AutoCAD软件的绘图功能强大,可以方便地生成平面
图形的各种基本要素,如点、直线、圆、多边形、样条曲线等。
软件的图形编辑功能可对图形进行复制、平移、旋转、阵列、镜像、剪切、拉伸、延伸、倒角、删除等操作。
在作图过程中,可以方便、精确地完成某些特殊点如线段端点、中点、交点、圆心、垂足、切点、节点等的捕捉,因而在作图过程中可快捷、精确地得到所需的垂直线、平行线、切线等。
另外软件的尺寸标注功能可以方便地测量并标注出图形的各种尺寸,而各种常用符号及文字的标注也非常方便。
除此之外,
AutoCAD软件还具有辅助计算功能,可通过查询选项得到
计算机对实体特性的计算结果。
2在AutoCAD中设计平面四杆机构2.1按给定的连杆位置设计四杆机构
[1]
参照图(a)设计一夹紧机构。
已知连杆长lBC=40mm和它的两个位置:B1C1为水平位置,B2C2为夹紧状态的死点位置。
此时原动件CD处于铅垂位置。
在AutoCAD中作图过程如图(b),步骤如下(以下作图比例都选μl
=1mm/mm):(1)按已知条件作B1C1、B2C2的对应位置。
(2)连B1、B2两点,设置相关极轴角增量为90°捕捉B1B2的中点作其垂直平分线,用延伸命令使C2B2延长线与该垂直平分线交于A点,得铰链A。
选定正交方式过C2点作铅垂
线与C1C2的垂直平分线交于D点,得铰链D。
(3)连接AB2、AD、C2D,由AutoCAD的查询功能选项分
别查得AB2、AD、C2D线段的长度,即为杆AB、CD、AD的长度:lAB=16.02mm、lCD=32.01mm、lAD=53.
95mm。
2.2按给定的行程速比系数设计四杆机构2.2.1设计曲柄滑块机构[1]
已知一偏置曲柄滑块机构行程速比系数K=1.5,滑块行
程s=50mm,偏心距e=20mm。
作图求解过程如图(c),步骤如下:
(1)按已知条件作C1、C2的极限位置,并计算θ=180(K-1)/(K+1)=36°。
(2)设置相关极轴角增量为126°
,用极轴追踪功能由点C1作与C1C2成90°-θ=54°夹角的直线,与过点C2用正交方式所作C1C2的垂直线交于D点。
(3)过D、C1与C2三点用绘圆命令作圆,以偏心距e为距
离,以C2点为端点用对象捕捉功能作C1C2的平行线与圆交
在AutoCAD中设计平面四杆机构
张正祥
(鄂州大学机械系,湖北鄂州436000)
摘要:在平面四杆机构的作图法中应用AutoCAD软件进行辅助设计,保持了作图法原理简单、
方法直观的优点,同时可减少作图误差,提高了作图效率和设计精度。
关键词:作图法;AutoCAD;平面四杆机构中图分类号:TP391.72
文献标识码:A
文章编号:1008-9004(2005)
06-0038-02
于A点,即得铰链A.
(4)连接AC1、
AC2,由AutoCAD的查询功能选项可得线段AC1=25mm、AC2=68mm,则可计算出:lAB=(
AC2-AC1)/2=21.5mm,lBC=(AC2+AC1)/2=46.5mm。
2.2.2设计摆动导杆机构[2]
已知一牛头刨床中的摆动导杆机构行程速比系数K=2,机架lAC=240mm,行程H=450mm。
作图求解过程如图(d),步骤如下:
(1)按已知条件计算θ=180(K-1)/(K+1)=60°。
(2)任选一点C作铅垂线取AC=lAC=240mm,得到曲柄转
动中心A的位置。
设置相关极轴角增量为30°,过C点分别作Cm、Cn线段,则∠mCn=θ=ψ=60°。
(3)用对象捕捉功能过A点作Cm、Cn的垂线AB1和AB2,
则曲柄的长度为AB1(或AB2),用查询功能选项得lAB=
120mm。
(4)在Cm、Cn上作到AC线段的垂直距离为H/2的两点E、F,以C点为圆心过E、F用绘圆弧命令作弧,得导杆长度CE=CF=CD,用查询功能选项得导杆长度lCD=450mm。
2.3按两连架杆预定的位置设计四杆机构[3]
已知原动件AB位于AB1、AB2、AB3三个位置时,从动件
CD上某一标线DE相应地位于DE1、DE2、DE3三个位置。
AB杆
长度lAB=15mm,AD杆长度lAD=30mm,#1=110°,#2=80°,#3=45°,α1=135°,α2=105°,α3=75°。
试设计此四杆机构。
如图(e)所示。
作图求解过程如图(f),步骤如下:
(1)按已知条件作AB、DE的三个对应位置。
(2)连接B2E2,复制四边形AB2E2D并用旋转命令将其绕
D点旋转角度%1-#2=30°得四边形A2B2′E1D;同理,将四边形AB3E3D绕D点旋转角度#1-#3=65°得四边形A3B3′E1D。
(3)设置相关极轴角增量为90°,连接B1B2′、B2′B3′,分别过其中点作垂直平分线n和m相交于点C1,即得铰链C。
(4)连接B1C1、C1D,由AutoCAD的查询功能选项得杆BC、CD的长度:lBC=34.32mm、lCD=13.34mm。
3结束语
在平面四杆机构设计的作图法中应用AutoCAD软件进行作图,可克服手工作图精度差、作图繁的缺点,设计精度可与解析法媲美,并可用来检验解析法设计的结果,同时可减少工作量,提高工作效率,具有一定的实际应用价值。
【参考文献】
[1]何元庚.机械原理与机械零件[M].北京:高等教育出版社,1998.[2]李培根.机械工程基础[M].北京:机械工业出版社,2005.[3]孙桓,傅则绍.
机械原理[M].北京:高等教育出版社,1990.Thedesignoffour-barmechanismontheplatformofAutoCAD
ZHANGZheng-xiang
(MechanicalEngineeringDepartment,EzhouUniversity,Ezhou,Hubei436000,China)
Abstract:Asanaideddesignmethodofthegraphicalconstructionofplanefour-barmechanism,AutoCADremainsthe
advantagesofgraphicalconstruction:simpleprinciple,beinglucid,avoidinggraphicalerrorandimprovingtheefficiencyandthedesignaccuracy.
Keywords:graphicalconstruction;AutoCAD;planefour-barmechanism
(责任编校:朱立文)
张正祥:在AutoCAD
中设计平面四杆机构
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