第二章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計課件

1、第二章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計第二章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計二、連桿機(jī)構(gòu)的分類1、根據(jù)構(gòu)件之間的相對運動分為：平面連桿機(jī)構(gòu)，空間連桿機(jī)構(gòu)。2、根據(jù)機(jī)構(gòu)中構(gòu)件數(shù)目分為：四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)等。 若干個構(gòu)件全用低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，也稱之為低副機(jī)構(gòu)。一、 連桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)待定二、連桿機(jī)構(gòu)的分類 若干個構(gòu)件全用低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，也三、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點1）適用于傳遞較大的動力，常用于動力機(jī)械。2）依靠運動副元素的幾何形面保持構(gòu)件間的相互接觸，且易于制造，易于保證所要求的制造精度3）能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動軌跡曲線和運動規(guī)律，工程上常用來作為直接完成某種軌跡要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 不足之處：1）不宜于傳遞高速

2、運動。2）可能產(chǎn)生較大的運動累積誤差。三、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點1）適用于傳遞較大的動力，常用于動力機(jī)三、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點鶴式起重機(jī)三、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點鶴式起重機(jī)2-1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、演變及其應(yīng)用 在連架桿中，能繞其軸線回轉(zhuǎn)360者稱為曲柄；僅能繞其軸線往復(fù)擺動者稱為搖桿。一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式機(jī)架連架桿連架桿連桿41232-1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、演變及其應(yīng)用 在連架1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu):兩連架桿中，一個為曲柄，而另一個為搖桿。2）雙曲柄機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為曲柄。3）雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為搖桿。1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu):兩連架桿中，一個為曲柄，而另一個為搖桿。321DCBA二 平面四桿

3、機(jī)構(gòu)的演變1 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副321DCBA321DCBA二 平面四桿機(jī)構(gòu)的演變1 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動BAC321對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)BAC321對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABCe321偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABCe321偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)BAC213A3sBC21BAC213A3sBC212 取不同構(gòu)件為機(jī)架（機(jī)構(gòu)倒置）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2 取不同構(gòu)件為機(jī)架（機(jī)構(gòu)倒置）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2 取不同構(gòu)件為機(jī)架（機(jī)構(gòu)倒置）直動滑桿機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)2 取不同構(gòu)件為機(jī)架（機(jī)構(gòu)倒置）直動滑桿機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)3 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副CBAC1C2ABC3 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副CBAC1C2ABC2-2 平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計中的共性問題一、平面四

4、桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件二、平面四桿機(jī)構(gòu)輸出件的急回特性三、平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動角、死點四、運動的連續(xù)性2-2 平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計中的共性問題一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件BDAC1234abcdB2ACB1DEFGFEGd+a|d-a|b-c|b+c一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件BDAC1234abcdB2AC三角形兩邊之差小于第三邊BDAC1234abcd|d-a|b-c|三角形兩邊之差小于第三邊BDAC1234abcd|d-a|BDAC1234abcd三角形兩邊之和大于第三邊a+db+cBDAC1234abcd三角形兩邊之和大于第三邊a+db+欲使連架桿AB成為曲柄，則必須使

5、AB通過與機(jī)架共線的兩個位置，即必須滿足 a+db+c (2-1) |d-a|b-c| (2-2)abacad從而可得(1) 若da，則可得a+bc+d (若bc) a+cb+d (若cb) a+db+c 欲使連架桿AB成為曲柄，則必須使AB通過與機(jī)架共線的兩個位置平面連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：1）連架桿與機(jī)架中必有一桿為四桿機(jī)構(gòu)中的最短桿；2）最短桿與最長桿之和應(yīng)小于或等于其余兩桿的桿長之和。（桿長和條件）(2) 若da 則可得平面連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：(2) 若da 則可得鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷條件：2）若不滿足桿長和條件，該機(jī)構(gòu)只能是雙搖桿機(jī)構(gòu)。1）在滿足桿長和的條件下：（1）以最短桿的相鄰

6、構(gòu)件為機(jī)架，則最短桿為曲柄，另一連架桿為搖桿，即該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；（2）以最短桿為機(jī)架，則兩連架桿為曲柄，該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；（3）以最短桿的對邊構(gòu)件為機(jī)架，均無曲柄存在，即該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。注意：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形條件：最長桿的桿長2 , : t1t2 , v10。 = v2/v1 =（C1C2/t2）/ （C1C2/t1BACB1B2C2C1C2BB1AC1B2C曲柄滑塊機(jī)構(gòu)BACB1B2C2C1C2BB1AC1B2C曲柄滑塊機(jī)構(gòu)AB1DCB2=導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)AB1DCB2=導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)三、平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動角、死點F1 = FcosF2 = FsinABCDFvc

7、F1F21、機(jī)構(gòu)壓力角:在不計摩擦力、慣性力和重力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件運動的力的方向線與輸出件上受力點的速度方向間所夾的銳角，稱為機(jī)構(gòu)壓力角，通常用表示。三、平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動角、死點F1 = FcosABC傳動角：壓力角的余角。vcABCDFF1F2通常用表示.傳動角：壓力角的余角。vcABCDFF1F2通常用表機(jī)構(gòu)的傳動角和壓力角作出如下規(guī)定：min ；= 3060；max。、分別為許用傳動角和許用壓力角。機(jī)構(gòu)的傳動角和壓力角作出如下規(guī)定：FABC123vB3FvB3ABC123= 0 = 90vB3ABC231FFABC123vB3FvB3ABC123= 0 = 2、最小傳動角

8、的確定BCminF2ABCDFvcF1abcdFVc = 或 = 180- BCmax2、最小傳動角的確定BCminF2ABCDFvc= arccosb2+c2-d2-a2+2adcos/2bc. = 0, min= arccosb2+c2-(d-a)2/2bc2、最小傳動角的確定 = 180, max= arccosb2+c2-(d+a)2/2bc min=min ,180 -maxmin= arccosb2+c2-d2-a2+2adcosBBACBCCminmin= =arccos（a+e)/b 為提高機(jī)械傳動效率，應(yīng)使其最小傳動角處于工作阻力較小的空回行程中。BCACBBCeabBBAC

9、BCCminmin= =arcc3 機(jī)構(gòu)的死點位置 在不計構(gòu)件的重力、慣性力和運動副中的摩擦阻力的條件下，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于傳動角=0（=90）的位置下，無論給機(jī)構(gòu)主動件的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩有多大，均不能使機(jī)構(gòu)運動，這個位置稱為機(jī)構(gòu)的死點位置。F1 = FcosF2 = FsinDABCFvBFDACv3 機(jī)構(gòu)的死點位置 在不計構(gòu)件的重力、慣性力和運動副第二章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計第二章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計23、平面四桿機(jī)構(gòu)的運動設(shè)計1、基本問題 根據(jù)機(jī)構(gòu)所提出的運動條件，確定機(jī)構(gòu)的運動學(xué)尺寸，畫出機(jī)構(gòu)運動簡圖。1）根據(jù)給定的運動規(guī)律（位移、速度和加速度）設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)；a 實現(xiàn)連桿的幾個位置c 實現(xiàn)兩連架

10、桿的對應(yīng)角位移、角速度和角加速度（顎式碎礦機(jī)、慣性篩）b 實現(xiàn)輸出構(gòu)件的急回特性2）根據(jù)給定的運動軌跡設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)；A0A1B3A3A2B2B1B0E2E1E32123、平面四桿機(jī)構(gòu)的運動設(shè)計1、基本問題1）根據(jù)給定的運3) 綜合功能1）實驗法3）解析法2）幾何法2、設(shè)計方法實現(xiàn)連桿位置；實現(xiàn)軌跡；實現(xiàn)速度要求3) 綜合功能1）實驗法3）解析法2）幾何法2、設(shè)計方法實現(xiàn)一 根據(jù)給定的連桿位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)B1B2B3C2C3C1ADc23c12b23b12一 根據(jù)給定的連桿位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)B1B2B3C2C3C1A一 根據(jù)給定的連桿位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)一 根據(jù)給定的連桿位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)二 按給定行程

11、速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)已知：求：A的位置，并定出C1DB1C2B2AO90-90-(1)二 按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)已知：求：A的位置，并二 按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)AB=(AC2-AC1)/2BC=(AC1+AC2)/2AC1=BC-ABAC2=BC+AB180（K-1） （K+1）=確定比例尺C1DB1C2B2AO90-90-二 按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)AB=(AC2-AC1導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)已知：AB1DCB2=導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)已知：AB1DCB2=曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知：C1 、C2位 置（行程H），KB1C2AC1BB2Co900-e900-曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知：C1 、C2位 置（行程H），KB三 根據(jù)給定兩連架桿的位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)1、 剛化反轉(zhuǎn)法DACiB1BiC11i111iBiA1i三 根據(jù)給定兩連架桿的位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)1、 剛化反轉(zhuǎn)法DA三 根據(jù)給定兩連架桿的位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)1、 剛化反轉(zhuǎn)法 如果把機(jī)構(gòu)的第i個位置ABiCiD看成一剛體(即剛化)，并繞點D轉(zhuǎn)過(-1i)角度(即反轉(zhuǎn))，使輸出連架桿CiD與C1D重合，稱之為“剛化反轉(zhuǎn)法”。DACiB1BiC11i111iBiA1i三 根據(jù)給定兩連架桿的位置設(shè)