FCEAB D 图3?3 双滑块式机构图
方案四：铰链四杆机构
如图3?4所示。
机构简单易懂，可适当设计各杆的杆长，A,D两个基点的位置，可保证E点轨迹近似为一条直线，且传动角≥30?。
E'C'B'EDACB
图3?4 四连杆式机构图
唯一不足之处是E点不能直线上升,只能控制其在偏离直线距离＜100mm范围内运动。
此机构明显的优势是当E点上升到最高点时，AB,BC在B点处可形成自锁。
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综合以上四个方案，比较其优缺点，可知方案四为最佳可行方案，并且可自由设计各杆的长度，从而满足各种设计的尺寸，工作要求。
结论：选择方案四——铰链四杆机构。
第4章 机构尺度综合
因机构要求有直线轨迹，所以采用平面连杆机构运动设计的位移矩阵法来设计机构的各杆长。
由Burmester理论有：当连杆是由两个转杆导引时，平面四杆机构可实现
精确位置的最大数目为5。
当不考虑运动副间隙和构件的弹性变形时：
则我们可以在1550mm的轨迹上取5个点，以B,C两点的坐标xB,yB,xC,yC以
及BC的转角?12,?13,?14,?15为设计变量，然后根据实际情况自取两点，同样用刚体位移矩阵方程，可得到8个非线性方程，可解出这8个设计变量。
设计步骤如下：
1.在1400×400内给定A（360，150），D（130，340）。
在理想直线轨迹附近取五点E1（0，400）；E2（9，950）；E3（-10，1375）；
E4（-7.5，1670）；E5（18，1950）。
2. 写出连杆的位移矩阵方程：
??cos?1i? ?sin?1i?0?sin?1icos?1i0xpiypi?xp1cos?1i?yp1sin?1i???xp1sin?1i?yp1cos?1i?D (4－1)
??1?则B，C两点的的位置可表示为：
?xbi??xb1?????y?Dy ?bi??b1? (4－2) ???1???1??
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?xci??xc1????? ?yci??D?yc1? (4－3)
???1???1??3. 由杆长为定值， 写出杆AB和杆CD的约束方程：
2222 (xb1?xa1)?(yb1?ya1)?(xbi?xai)?(ybi?yai) (4－4)
(xd1?xc1)?(yd1?yc1)?(xdi?xci)?(ydi?yci) (4－5)
22224. 把（4－2），（4－3）分别代入（4－4），（4－5）两式中，可得8个非线
性方程，而方程有8个设计变量，利用MATLAB解方程【附录一】，解得：
xb1?1390.2,yb1?210.8,xc1?1280.5,yc1?320.4
?12??11.3,?13??20.7,?14??28.1,?15??37.5
????5. 由求出的各点的坐标算出各杆杆长
LAB?1031.7mm,LBC?155.6mm,LCD?1150.2mm,LCE?1282.5mm
同时:杆BC,CE是一个整体，且?BCE?139?为一定值。
?B1AB5?48。
?
图4?1 局部示意图
机构运动简图见【附录二】
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第5章 机构运动分析
5.1 驱动方式的选择
由第2章的要求可知，本机构只有一个自由度，用风缸驱动。但是用风缸作为原动件，最后可有不同的方式作用到机构上，直接或者间接形式。因为机构的轨迹四杆机构本身决定，所以驱动方式对机构的运动轨迹并无影响，它只会影响机构的运动速度与加速度。这里具体分成直接形式和者间接形式。
5.1.1 直接型
风缸活塞杆直接驱动机构，如图5?1所示。
EDFAG
图5?1 风缸活塞杆直接驱动机构图
风缸的活塞杆直接推动连杆AB，使绕A点转动。一般情况下可控制风缸
的伸出速度为匀速，而AB杆的转速则只能为变速运动。
由图5?2所示，根据刚体运动知识和几何学知识， AB的角速度在升弓过程中会不断递增和传动角??≥30?为原则，试可取LAF?350mm。
① F点坐标
由A（360，150）,B(1390.2,210.8),?B1AB5?48，LAB?1031.7mm
?CBLAF??xF1?L(xB?xA)?xA?AB)则：? 得：F1(709.7,170.6 LAF?y?(yB?yA)?yAF1?LAB?
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连杆AB与X轴夹角为：arctan?yB?yAxB?xA?3.38?
xF5?LAFcos51.38?xA?578.5?
yF5?LAFsin51.38?yA?423.5
F5(578.5,423.5)C5B5F5C1DAB1F1αG
图5?2 机构运动简图
②．G点坐标
因为??≥30°，那么设F1G,F5G与X轴夹角分别为30?,45?。
yF1?yG??tan30??xG?xF1? 得：G(997.61，4.38) 则有：??tan45??yF5?yG?xG?xF5?③．风缸伸张的长度及速度
?S?LF5G?LF1G?(xF5?xG)?(yF5?yG)?22(xF1?xG)?(yF1?yG)22
?592.73?332.45?260.28mm由于受电弓在工作中的反应速度要尽可能的快，但是，如果速度过快，整个机构的加速度太大，对电网的冲击也太大，经常这样会使电网的寿命缩短；如果速度过慢，则机车的启动时间延长，驱动气泵所用蓄电池的放电时间也比较长。
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