機械原理平面連桿機構及其設計

機械原理平面連桿機構及其設計第1頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月§8-1連桿機構及其傳動特點

1.連桿機構

連桿機構共同的特點是，原動件都要通過不與機架相連的中間構件才能傳動從動件，這個不與機架相連的中間構件稱為連桿，而把具有連桿的這些機構統(tǒng)稱為連桿機構。第2頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2．傳動特點

(1)主要優(yōu)點：

1)連桿機構中的運動副一般均為低副(也稱低副機構),可承受較大的載荷，幾何形狀簡單，便于加工制造。2)從動件可以實現(xiàn)不同的運動規(guī)律；3)在連桿機構中，連桿上不同點的軌跡稱為連桿曲線。當改變連桿相對長度時，可得到不同形狀的曲線。(2)主要缺點：1)一般具有較長的運動鏈，所以累積誤差較大；2)連桿及滑塊的質心作變速運動，它們所產生的慣性力難以平衡，增加了機構的動載荷，因此不宜用于高速。第3頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月3．連桿機構的分類

(1)根據連桿機構中各構件間相對運動范圍分：平面連桿機構空間連桿機構(2)根據連桿機構所含構件數分：四桿機構六桿機構多桿機構第4頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月§8-2平面連桿機構的類型和應用

1.平面四桿機構的基本類型——鉸鏈四桿機構

鉸鏈四桿機構的組成：機架4連架桿1、3連桿2曲柄：連架桿中，能作整周回轉者。搖桿：連架桿中，只能在一定范圍內擺動者。所有的運動副都是轉動副(周轉副和擺動副)第5頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1曲柄搖桿機構第6頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2雙曲柄機構第8頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

當兩曲柄相互平行且長度相等時，雙曲柄機構成為平行四邊形機構。第9頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月平行四邊形機構的運動不確定現(xiàn)象：運動不確定現(xiàn)象的消除：錯開一定角度再安裝一組平行四邊形機構。第11頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月逆平行(或反平行)四邊形機構車門開閉機構第12頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3雙搖桿機構第13頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

第14頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月兩搖桿長度相等的雙搖桿機構，稱為等腰梯形機構。第15頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2．鉸鏈四桿機構的演化形式

2.1改變構件的形狀和運動尺寸1、曲柄滑塊機構:對心曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構第16頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2、雙滑塊機構第18頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月十字滑塊聯(lián)軸器橢圓儀第19頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2改變運動副尺寸——偏心輪機構第20頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3選不同構件為機架(稱為機構的倒置)

第21頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4運動副元素的逆換(包容關系逆換)第24頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月§8-3有關平面連桿機構的一些基本知識

1．平面四桿機構有曲柄的條件在△B′C′D中a+d≤b+c在△B″C″D中b≤(d－a)+c即a+b≤d+c

c≤(d－a)+b即a+c≤d+b

將上三式兩兩相加，得a≤b、a≤c、a≤d

所以，AB為最短桿，且a與任意一桿長度之和都小于其他兩桿長度之和。設a、b、c、d為各桿長度。且設a<d，A為周轉副。第25頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月轉動副A為周轉副的條件是：1、最短桿+最長桿長度≤其余兩桿長度之和，此條件為桿長條件；2、組成該周轉副的兩桿中必有一桿為最短桿。四桿機構有曲柄的條件為：1、各桿的長度應滿足桿長條件；2、最短桿為連架桿或機架。第26頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月鉸鏈四桿機構三種基本形式的判別依據：

(1)當鉸鏈四桿機構滿足桿長條件時，若1)最短桿為連架桿時——曲柄搖桿機構;2)最短桿為機架時——雙曲柄機構;3)最短桿為連桿時——雙搖桿機構。(2)當鉸鏈四桿機構不滿足桿長條件時——雙搖桿機構第27頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2．平面四桿機構的急回運動和行程速比系數

2.1名詞解釋極位夾角——當機構在兩極限位置時，原動件AB所處兩

個位置之間所夾的銳角，用θ表示。極限位置——C1D和C2D

擺角——兩極限位置所

夾的銳角，用

φ表示。第28頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2急回運動當曲柄以等角速度ω1順時針旋轉時搖桿的這種運動性質稱為急回運動。c）設兩過程的平均速度分別為v1、v2，則

∴v2＞v1

第29頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3行程速比系數——用來表明急回運動的急回程度，用K表示。第30頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月例題分析1、對心曲柄滑塊機構∴K=1(滑塊在正反行程中平均速度相等)故，沒有急回運動第31頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月例題分析2、偏置曲柄滑塊機構故，有急回運動第32頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月例題分析3、導桿機構所以，有急回運動第33頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月3．四桿機構的傳動角與死點3.1壓力角與傳動角1、壓力角——作用于C點的力與C點的速度方向之間所夾的銳角，用α表示。2、傳動角——壓力角的余角，用γ表示。γ=90°－α

通常取γmin≥40°，力矩較大時，要求γmin≥50°。

Pt=Pcosα

Pn=Psinα

第34頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月連接BD，得3、最小傳動角的位置第36頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2死點

注意：機構有無死點與原動件選取有關。

若α=90o、γ=0°，則機構處于死點位置。第37頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月例題分析第38頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月通過死點的措施：1)使各組機構的死點相互錯開排列；2)采用安裝飛輪，借慣性作用闖過死點。利用死點的機構，如：飛機起落架；工件夾緊機構等。第39頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4．鉸鏈四桿機構的運動連續(xù)性包括：錯位不連續(xù)錯序不連續(xù)——連桿機構在運動過程中能否連續(xù)實現(xiàn)給定的各個位置的問題。第40頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月§8-4平面四桿機構的設計1.連桿機構設計的基本問題按給定運動要求選定機構，并確定其各構件的尺度參數。1.1設計要求(1)滿足預定的運動規(guī)律要求第41頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)滿足預定的連桿位置要求第42頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2設計方法：解析法圖解法實驗法(3)滿足預定的運動軌跡第43頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.用作圖法設計四桿機構

(1)按連桿預定位置設計四桿機構已知：連桿上兩活動鉸鏈的中心B、C及其在運動過程中的兩個位置B1C1、B2C2。求：設計此四桿機構。1)已知活動鉸鏈中心的位置第44頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月B1C1B2C2b12c12AD

l無窮多解第45頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月已知：連桿上兩活動鉸鏈的中心B、C及其在運動過程中的三個位置B1C1、B2C2、B3C3。求：設計此四桿機構。第46頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月B1C1B2B3C2C3ADb12b23c23c12唯一解第47頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月AD2)已知固定鉸鏈中心的位置(即已知LAD)第49頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月AB1C1DB2C2

12

12A′D′E2F2E1F1第50頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月E1F1E2E3F2F3A′D′A"D"AB1C1D已知：兩固定鉸鏈的中心A、D，及在運動過程中連桿上的標線EF分別占據的三個位置E1F1、E2F2、E3F3。求：設計此四桿機構。唯一解第51頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)按兩連架桿預定的對應位置設計四桿機構第52頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月按兩連架桿三個對應位置設計四桿機構已知：機架長度LAD=d、兩連架桿對應轉角

12、

12，

13、

13

。求：設計此四桿機構第54頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月ADB1B2′-12

12B3′C1

13-13d

12

13123

12

13123B2B3無窮多解第55頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月ADB1B221B2′-12

12

12B3′C13

13

13-13B3已知：機架長度LAD、一連架桿長度LAB及其起始位置、兩連架桿對應轉角

12、

12，

13、

13

。1、2、3為CD桿上標線占據的三個位置。求：設計此四桿機構唯一解第56頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)按給定的行程速比系數K設計四桿機構1)曲柄搖桿機構已知：K、LCD、φ、輔助條件。求：設計此曲柄搖桿機構第57頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

設曲柄長度為a，連桿長度為b，則:C1C2DAB1B2O

2

GF注意：A點可取在圓上除了弧FG以外任何點。因此，該題有無窮多解。90o-第58頁，課