第八章平面连杆机构及其设计教案.docx
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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -课程名称:机械原理授课老师*所在单位机械基础教研室课程类别课堂理论教学授课时间授课内容第八章平面连杆机构及其设计授课对象机械学院XXXX班、选课156 人教学内容提要第一节连杆机构及其传动特点1.连杆机构连杆机构是一种应用非常广泛的机构。先来看如下几个最常见的连杆机构型式的例子。铰链四杆机构曲柄滑块机构导杆机构应用实例:契贝谢夫四足机构由上述例子可知,它们的共同特点为: 1)其原动件的运动都要经过一个不直接与机架相联的中间构件才能传动从动件,中间构件称为连杆。这些机构统称为连杆机构。2)这些机构中的运动副
2、一般均为低副。故连杆机构也称低副机构。2.连杆机构的传动特点第一摸索在实际生活中见到过哪些连杆机构:钳子、缝纫机、挖掘机、公共汽车门1 连杆机构具有以下一些传动特点:1) 运动副一般均为低副。低副两运动副元素为面接触,压强较小,故的载荷。且有利于润滑,磨损较小。此外,运动副元素的几何外形较简洁,(如平面、圆柱面)便于加工制造。2) 构件多出现为杆的外形(故常简称构件为杆)。因而可以很便利的用来达到增力、扩大行程和实现远距离传动等目的。此外,构件的几何外形也较简洁,便于加工制造。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,
3、共 39 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -教学内容提要3可实现多种形式的运动变换和运动规律。在连杆机构中,当原动件的运动规律不变,可用转变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。(连架杆之间)匀速、不匀速主动件(匀速转动)从动件连续、不连续( 转动、移动) 某种函数关系导引从动件(连杆导引功能)引导点实现某种轨迹曲线引导刚体实现平面或空间系列位置4 具有丰富的连杆曲线外形。在连杆机构中,连杆上各点的轨迹是各种不同外形的曲线 称为连杆曲线 ,其外形仍随着各构件
4、相对长度的转变而转变,从而可以得到形式众多的连杆曲线,可满意不同轨迹的设计要求。(2) 连杆机构也存在如下一些缺点:1) 由于连杆机构的运动必需经过中间构件进行传递,因而传递路线较长,易产生较大的误差积存,同时,也使机械效率降低。2) 在连杆机构运动过程中,连杆及滑块的质心都在作变速运动,所产生的惯性力难于用一般平稳方法加以排除,因而会增加机构的动载荷,所以连杆机构不宜用于高速运动。3) 虽然可以利用连杆机构来满意一些运动规律和运动轨迹的设计要求,但其设计却是非常繁难的,且一般只能近似的得以满意。正因如此,所以如何依据最优化方法来设计连杆机构,使其能正确的满意设计要求,始终是连杆机构争论的一个
5、重要课题。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 39 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 39 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑
6、资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3. 连杆机构的命名教学内容提要可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据连杆机构中各构件间的相对运动为平面运动仍是空间运动,连杆机构可分为平面连杆机构和空间连杆机构两大类,平面连杆机构较空间连杆机构应用更为广泛,故着重介绍平面连杆机构。在平面连杆机构中,结构最简洁的且应用最广泛的是由4 个构件所组成的平面四杆机构,其它多杆机构可看成在此基础上依次增加杆组而组成。在一般机械中应用最多的是平面连杆机构。连杆机构常依据其所含之杆数而命名,如四杆机构、六杆机构等等。平面四杆机构不仅应用特殊广泛,而且常是多杆机构的基础。平面四杆机构的本章重点争论平面
7、四杆机构的有关基本学问和设计问题。其次节平面四杆机构的类型和应用1. 平面四杆机构的基本型式( 1 )铰链四杆机构,它是平面四杆机构的基本型式,其他型式的四杆机构可认为是它的演化型式。在此机构中, AD 为机架, BC 为连杆, AB、CD两构件与机架相连称为连架杆,而在连架杆中,能作整周回转者称之为曲柄,只能在肯定范畴内摇摆者称为摇杆。在铰链四杆机构中,各运动副都是转动副。如组成转动副的两构件能相对整周转动,就称其为周转副,不能作相对整周转动者,就称为摆转副( 2)铰链四杆机构的类型在铰链四杆机构中,按连架杆能否作整周转动,可将四杆机构分为3 种基本型式。曲柄摇杆机构定义 :在铰链四杆机构中
8、,如两连架杆中有一个为曲柄,另一个为摇杆,就称为曲柄摇杆机构。曲柄:与机架相联并且作整周转动的构件。 摇杆:与机架相联并且作往复摇摆的构件。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 39 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -教学内容提要双曲柄机构定义 :在铰链四杆机构中,两连架杆均能作整周转动的机构。两连架杆均为曲柄,称为双曲柄机构。传动特点:当主动曲柄连续等速转动时,从动曲柄一般不等速转
9、动.动实例惯性筛机构双曲柄机构中有两种特殊机构:平行四边形机构和反平行四边形机构平行四边形机构传动特点 :主动曲柄和从动曲柄均以相同角速度转动。位置不确定问题:平行四边形机构有一个位置不确定问题,如图示。(1)加惯性轮:利用惯性维护从动曲柄转向不变。(2)加虚约束:通过虚约束保持平行四边形,如机车车轮联动的平行四边形机构反四边形机构定义 :两曲柄长度相同,而连杆与机架不平行的铰链四杆机构,称为反平行四边形机构。如图示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 39 页 - - - - - - - - - -可编辑资
10、料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -教学内容提要汽车车门开闭机构即为其应用实例。双摇杆机构定义 :在铰链四杆机构中的两连架杆均不能作整周转动的机构。如两连架杆均为摇杆,就称为双摇杆机构。实例鹤式起重机中的四杆机构即为双摇杆机构。当主动摇杆摇摆时,从动摇杆也随之摇摆,位于连杆延长线上的重物悬挂点将沿近似水平直线移动。双摇杆机构中有一种特殊机构:等腰梯形机构在双摇杆机构,假如两摇杆长度相等,就称为等腰梯形机构。汽车前轮转向机构中的四杆机构可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - -
11、- - - - - -第 6 页,共 39 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2. 平面四杆机构的演化型式教学内容提要可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结四杆机构的演化,不仅是为了满意运动方面的要求,仍往往是为了改善受力状况以及满意结构设计上的需要等。各种演化机构的外形虽然各不相同,但它们的性质以及分析和设计方法却经常是相同的或类似的,这就为连杆机构的争论供应了便利。其四杆机构的演化方法如下:(1)转变构件
12、的外形和运动尺寸 例 铰链四杆机构转变构件的外形和运动尺寸的演化( a)在图( a)示曲柄摇杆机构中,当曲柄1 转动时,摇杆3 上C点的轨迹是圆弧mm,且当摇杆长度愈长时,曲线mm愈平直。当摇杆为无限长时,mm将成为一条直线,这时可把摇杆做成滑块,转动副D 将演化成移动副,这种机构称为曲柄滑块机构,如图( b)示。( b)曲柄滑块机构依据偏距e 的有无又分为两种:偏置曲柄滑块机构- e 不等于零,如图(b),对心曲柄滑块机构- e 等于零,如图(c )由此可知 a,移动副可认为是转动中心在无穷远处的转动副演化而来。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - -
13、- - - - - - -第 7 页,共 39 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(2)转变运动副的尺寸教学内容提要可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结演化前图a所示为曲柄摇杆机构。演化过程如图 b所示。将曲柄1 端部的转动副B 的半径加大至超过曲柄1 的长度,曲柄1 变成一个几何中心为B 、回转中心为A的偏心圆盘,其偏心距 e 即为原曲柄长。该机构与原曲柄摇杆机构的运动特性完全相同,其机构运动简图也完全一
14、样。(a) b应用场合:在设计机构时,当曲柄长度很短、曲柄销需承担较大冲击载荷而工作行程很小经常采纳这种偏心盘结构型式。常用于冲床、剪床、压印机床、柱塞油泵等设备中。(3)选用不同的构件为机架运动链中不同构件作为机架以获得不同机构的演化方法称机构的倒置。当取不同的构件为机架时,会得到不同的四杆机构。第一我们来明白一个概念。低副运动的可逆性以低副相连接的两构件之间的相对运动关系,不会因取其中哪一个构件为机架而转变,这一性质称低副运动的可逆性。铰链四杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - -
15、- -第 8 页,共 39 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 9 页,共 39 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -教学内容提要含一个移动副的四杆机构曲柄滑块机构摇摆导杆机构曲柄摇块机构转动导杆机构移动导杆机构含有两个移动副的四杆机
16、构正切机构双转块机构正弦机构双滑块机构由上述可见,四杆机构的型式虽然多种多样,但依据演化的概念为我们归类争论这些四杆机构供应便利,反之,我们也可依据演化的概念,设计出型式各异的四杆机构。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 10 页,共 39 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -教学内容提要(4)运动副元素的逆换对于移动副两元素的包涵关系进行逆换,也可演化成为不同的机构。a曲柄摇块机构b摇摆导杆机
17、构( a )所示为曲柄摇块机构,其中滑块( b )所示为摇摆导杆机构。3 绕 C点作定轴往复摇摆,构件2 为杆状。演化后图在设计机构时,由于实际需要,改杆状构件2 为块状,改块状构件3 为杆状构件,称构件3为摇摆导杆。注:这两种机构本质上完全相同。3. 平面四杆机构的应用(1 ) 基本型式的四杆机构的应用(2 ) 演化型式的四杆机构的应用可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 11 页,共 39 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - -
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