【正文】 4H=d3。 2m4Smin=d5 在主臂架擺角形成內(nèi) ? ?726 dad ?? ，把擺角分成 N 等分，得到（ N+1）個幅度位置，每個幅度位置主臂架 擺角 ia2 為 12,1。a rc c osa rc c os mm mmmammmma ????? 262145625 5。)c os (2n nm mnmaaanmnm ??????? 297542184987 2。s i na rc s i n(a aaaaannaamm ?????? ? 102241039876110 s i nc os。2a amamxaaaaaaa c ?????????? ?? 24。m。0。s i ny 987632424 aaaamamxam FE ??????? ? )c o s (。s i ny 428987632424F aamxaaaamamxam GF ????????? ?（ )as i na rc s i n(。s i n( 5381151821283428 nmaanmnmnaamy G ?????? )a rc t a ns i n()。a rc t a nc os (y 1210 21321221013651211106p mm mmmammaamm ???????? ? 14126141256513121114 c os。a rc t a n2a ammyammxmmaaa ?????????? ? )2a rc c os ()。 32 213212210176731615R14 nn mnnaammamymx R ???????? 4115 1716111716115415 s i n )s i n(。s i n)(。c os2 16331823223226 anmaaammmmn ?????? ? )c os (c os)(。a r c t a n amaaanxxyyaRGRG?????? ? 1412119199199710 s i n。設(shè)臂架從位置 I 擺動到位置 II 的行程角為 2a? ，吊鉤軌跡的高度變化為cy? ，為了克服物品重量 Q 升高 cy? 所需的功，在臂架上須作用有力矩 M 變 ，且 c2 y** ??? QaM 變 由此得 2cyaQM ???變 當 2a? ? 0 時，2cyaQM ???變 即為精確值。 重量尺寸指標 只考慮吊鉤軌跡的高度差和臂架的變幅阻力矩還是片面的，因為從理論上講，只要把四連桿尺寸盡量設(shè)計得長，從很長的軌跡曲線中相對地截選一小段作 26 為工作軌跡就行。于是重量尺寸指標表示為： 值）時當重 nSnmmmmmmmmW ()()( m a x551312111047342321 ????? ????????? 式中： 54321 ????? ， 為各桿件單位長度重量 桿件自重力矩 根據(jù)?瞬心回轉(zhuǎn)功率法 ?，計算各桿件自重載荷對主臂架下鉸點 O 的力矩如下。因此，必須計算出各桿件及平衡重在各個幅度位置的勢能。這樣不僅可以避免計算過程中的超 界溢出現(xiàn)象，又可加快進行優(yōu)化搜索，因此約束條件的建立在優(yōu)化設(shè)計中是不容忽視的。)( 232321 ?????? mmxgmmxg 臂架和象鼻梁同 水平線之間的夾角 2a 和 3a 的變動范圍也有實踐經(jīng)驗數(shù)據(jù)，這里也同樣擇 寬 采 用 ， 即 030020 908,8030 ???? aa 。08)(。030)( 036305024203 ???????????? axgaxgaxgaxg 對軌跡垂直高度和臂架阻力矩進行優(yōu)化時，兩者的搜索趨向相同，但它們的搜索方向與對重量尺寸等作優(yōu)化目標時是互相制約的，因此為了較均衡地考慮兩者的影響，可將臂架阻 力矩列為優(yōu)化目標，而將軌跡垂直高度作為約束考慮。 對每組尺寸都可計算其變幅軌跡的最高點 maxCy 和最低點 minCy ，并得軌跡高度差 m inm ax CC yyZ ?? 。也就是在最大幅度時， 29 三角形的兩邊之和應(yīng)大于第三邊；最小幅度時，三角形的兩邊之差應(yīng)小于第三邊。0)( m i n731073m a x9 ???????? DEmmxgmmDExg 0)(。根據(jù)經(jīng)驗， GO的長度與 DO 相近則比較可靠。0)( 8m i n814m a x8813 ?????? mmxgmmxg 再次，必須規(guī)定角度 13a 的變動范圍。所以 0)(。 還有，應(yīng)要求臂架處于最小幅度時，平衡重不與機房碰撞。 此外，在最大，最小幅度時，希望整個系統(tǒng)的不平衡力矩有趨于恢復(fù)臂架正常位置的作用。寫成目標函數(shù)的形式 ,即： 0)(。 這樣共得 19 個不等式約束條件，即 19,3,2,1,0)( ???? ixg i 30 第四章 四連桿式變幅機構(gòu)的運動學(xué)分析及 Matlab 優(yōu)化設(shè)計 第一節(jié) 四連桿變幅機構(gòu)的運動學(xué)分析 所謂機構(gòu)的運動分析，就是根據(jù)原動 件的已知運動規(guī)律，求該機構(gòu)其他構(gòu)件某些點的位移，軌跡，速度和加速度，以及這些構(gòu)件的角位移，角速度和角加速度。 例如，通過對機構(gòu)進行位移或軌跡的分析，可以確定某些構(gòu)件在運動時所需的空間；判斷與機構(gòu)運動時各構(gòu)件之間是否會相互干涉；確定機構(gòu)中從動件的行程；考察構(gòu)件上某一點能否實現(xiàn)預(yù)定的位置或軌跡要求等。例如，就牛頭刨床來講，要求刨刀在工作行程中應(yīng)該接近 于等速運動，而空回行程的速度則應(yīng)高于工作行程時的速度，因為這樣才能既能提高加工質(zhì)量，延長刀具壽命，又能提高工效。 其次，由于功率是速度和力的乘積，所以在功率已知的條件下，通過速度分析還可以了解機構(gòu)的受力情況。 通過對機構(gòu)進行加速度分析，可以確定各構(gòu)件及構(gòu)件上某點的加速度，了解機構(gòu)加速度的變化規(guī)律，這是計算構(gòu)件慣性和研究機械動力性能的必要前提。圖解法的特點是形象直觀，對于平面機構(gòu)來說，一般也較簡單。而解析法的特點是把機構(gòu)中已知的尺寸參數(shù)和運動變量與未知的運動變量之間的關(guān)系用數(shù)學(xué)式表達出來，然后求解。同時還可把機構(gòu)分析問題和機構(gòu)綜合問題聯(lián)系起來，便于進行更深入的研究。 第二節(jié) 圖解法 軌跡 分析： 根據(jù)已知條件將機構(gòu)的運動過程均分為 20 等分，即分為 20 個不同階段，將多個階段機構(gòu)輸出點的位置繪出，用平滑的曲線將其連接即可得到輸出點的軌跡，下面即為圖解法的分析過程及結(jié)果。 第三節(jié) 象鼻梁 M點軌跡曲線繪制的 matlab程序及軌跡圖 在求得臂架擺角 max? min? 之后 在臂架擺角的行程內(nèi)，以擺角 ? 為自變量，即可計算出象鼻 梁頭部 M點的 X,Y值并繪制成曲線。 % a 以 度的增幅從 49 度～ 81度取值 x2=24。 % E 賦值為 4 F=。 % G 賦值為 x3=sqrt(E.*E+G.*G)。 % X4 賦值為 x5=。 % X6 賦值為 x1=sqrt(x5.*x5+x6.*x6)。 amp。 % 求 ? 角 34 x7=sqrt(x1.*x1+x2.*x22.*x1.*x2.*cos(beta))。 % 求 X8值 phi1=atan(E/G)+atan(F/G)。 % 求 2? 值 phi3=asin((x1./x7).*sin(beta))。 % 求 4? 值 phi=2.*piphi1phi2phi3phi4。 % 輸出 x y=x2.*sin(alpha)x8.*cos(phi)。 % a 以 度的增幅從 49度～ 81 度取值 x2=24。 % E 賦值為 4 F=。 % G 賦值為 x3=。 % X4 賦值為 x5=。 % X6 賦值為 x1=。 % X8 為 w=1。 % 求 ? 值 beta=pithetaalpha。 % 求 X7 值 phi1=atan(E/G)+atan(F/G)。 % 求 2? 值 phi3=asin((x1.*sin(beta))./x7)。 % 求 4? phi=2.*piphi1phi2phi3phi4。 % 求 x 值 y=x2.*sin(alpha)x8.*cos(phi)。 % 求 2? 值 beta1=2.*pibetabeta2phi2phi3。 % 求 3? 值 x9=(x1.*sin(beta1))./sin(beta3)。 % 求 X10 值 x12=(x1.*sin(beta))./(sin(beta3))。 % 求 X11 值 b=atan(G/E)。 % 求 d值 a=pibbeta2。 % 求 X13 值 w1=(x2.*w)./x10。 % 求 u點的度 m=x9.*cos(alpha)。 % 求 n值 beta5=atan((mx)/(ny))。 plot(x,v1) % 輸出 M點的速度與 X的關(guān)系曲線圖 圖 45 M 點速度曲線圖 臂架力矩 力矩的程序如下 alpha=[49::81]*pi/180。 % X2 賦值為 24 E=4。 % F 賦值為 G=。 % 求 X3 值 x4=。 % X5 賦值為 x6=。 % 求 X1 值 theta=atan(x5/x6)。 % 求 ? 角 x7=sqrt(x1.*x1+x2.*x22.*x1.*x2.*cos(beta))。 % 求 X8 值 phi1=atan(E/G)+atan(F/G)。 % 求 2? 值 39 phi3=asin((x1./x7).*sin(beta))。 % 求 4? 值 phi=2.*piphi1phi2phi3phi4。 % 輸出 X y=x2.*sin(alpha)x8.*cos(phi)。 M=Q.*x+F2y*X2*cos(theta)F2x*X2*sin()。 本次設(shè)計的課題是：門座式起重機，這對我們來說完全是一個新的課題，免不了有時感到很茫然。對于具體的細節(jié)問題，涉及到一些經(jīng)驗方面的問題，指導(dǎo)老師總是不厭其煩的講解，直到我聽懂為止，我被老師的這種敬業(yè)精神深深感動。以前只是應(yīng)付考試，現(xiàn)在要自己設(shè)計一個產(chǎn)品出來，才 感覺到自己學(xué)的知識是遠遠不夠的。同時他也包含自己獨特的安全裝置。在運用 Matlab 對四連桿變幅機構(gòu)進行優(yōu)化分析的同時，也大大提升我對于該了解的使用能力。以 前遇到問題不是去問老師，就是跳過去，一點自己查資料的意識都沒有。而且也知道了更多獲得網(wǎng)絡(luò)資源的途徑，比如說用學(xué)校提供的帳號在中國知網(wǎng)和萬方上下載相關(guān)資料(用該賬戶是免費下載）。 41 參 考文獻 [1] 陸國賢 ,丁怡 .四聯(lián)桿變幅裝置優(yōu)化設(shè)計 ,1979. [2] 陳強努 ,宋厚卻 .四連桿變幅機構(gòu)平衡重系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計上海海運學(xué)院學(xué)報 ,1989. [3] 黃鶴輝 ,陳晨 .基于 MATLAB 的四連桿變幅機構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)分析《廣西機械》 , 2021. [4] 陳立周 ,張英會 ,吳清一 ,吳繼康 .《機械優(yōu)化設(shè)計》上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 ,1982. [5] 李克勤等 .剛性四連桿變幅機構(gòu)的反求設(shè)計 [J]，湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報 , 2021. [6] 陸國賢 ,倪慶興 ,張榮康 ,馬登哲 .《門座起重機設(shè)計》人民交通出版社 , 1985. [7] 趙爽 .門座起重機四連桿變幅機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2021.