1、机电工程学院学院机构分析与综合学 号：S310070053专 业：机械制造及其自动化学生姓名：裴自力任课教师：孔凡凯 教授2011 年 4 月1工业厂房上悬钢天窗启闭机构裴自力0 引言在现代工业厂房的设计中，为提高厂房的通风换气能力，均要设置上悬式钢天窗。上悬式钢天窗位于厂房的顶部距地面较高，因此，电动启闭机构是上悬式钢天窗设计的难点。在某些开窗机中，采用的是平面五杆机构，通过采用大销孔和增加销钉长度的方法，使其可以实现一定的空间运动。但是，由于采用平面机构来实现空间运动，所以经常发生卡死现象，并且构件运动范围受到限制，天窗启闭角度较小一般 45。为此，这里提出了采用 RSSP(R一转动副，S
2、 一球面副， P 一移动副) 空间机构实现上悬式钢天窗启闭的方案-并进行了机构综合。图 1 是 RSSP 机构的机构示意图。图中：AB 为上悬钢天窗，滑块 D 为主动件，BC 为连杆。1 RSSP 机构的可动性由空间机构的自由度计算公式：22141ffiF式中：=6， =1， =0， =1+3+3+1=8；ff41if所以： =1该式说明主动滑块的移动可导致天窗 AB 的确定运动。2 RSSP 机构的综合2.1 设计参数A 点坐标为：A= =0, 0, Azyx,AzB 点坐标为：B = =- sin , 0, - cos B1r1rC 点坐标为：C = = Cz,CzSx天窗运动平面位于 x
3、oz 坐标系，滑块移动平面位于平行 xoy 坐标系中且移动方向平行 y 轴。天窗关闭状态时。AB 重合于 z 轴。= =900，1200，1500Az1r的三种规格取决于钢窗尺寸。滑块 D 的导路尺寸受安装尺寸限制也受传动器尺寸限制。可以假设：200xc500；一 200zc200。2.2 RSSP 机构结构综台BC 杆的定杆长约束方程为：（ j=1，2，3 211 rCBCBTjjTjj ）其分量方程为：222 rzyxCjBjCjBjCjBj jAjjjr cos,0,sin11CjCjj zS,2121 ssi rzrxr CjAj 进一步整理后，可有下式： 2222111cossin2
4、 jCAACjACjC Szzxrzrr 3设： CZACzzxrkz222131代入上式方程后得：（ j=1，2，3 ）2321cossinjjj Sk233231 1cossinSkkj根据工程需要，选择 。的 值计 算 出最 后 由后 ， 计 算 出 2321 , rzxkkCjj上式方程写成矩阵形式： 231321321cossini Sk利用 LU 分解解上式方程组可求得 ，继而可求得：321,k322121 kzzxrkzrxCAACC 3 一种实际综合结果根据天窗的尺寸规格及通风换气要求，给定 ，且最大开12061Azr，启角 60，最小传动角 30，利用上述方法进行综合，可得到如下结论：=1157， =580， =550，S=1000 。2rCxCz同时满足： =30时，s=740。此时最大开启角 =60.4，最小传动角 =30.1上述结果既可满足启闭角度及运动位置要求，又满足动力要求，完全可以实现预期的运动。由此可见：新式上悬钢天窗启闭机构采用 RSSP 机构不仅能保证其确定的运动。而且天窗开启角度大，通风换气能力高综合性能优于采4用平面五杆机构的天窗启闭机构。
