平面连杆机构运动课件.ppt

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1、关于平面连杆机构运动第1页，此课件共75页哦二、连杆机构的分类二、连杆机构的分类1 1、根据构件之间的相对运动分为：、根据构件之间的相对运动分为：平面连杆机构，空间连杆机构。平面连杆机构，空间连杆机构。2 2、根据机构中构件数目分为：、根据机构中构件数目分为：四杆机构、五杆机构、六杆机构等四杆机构、五杆机构、六杆机构等。若干个构件全用低副若干个构件全用低副联接而成的机构，也联接而成的机构，也称之为低副机构。称之为低副机构。一、一、连杆机构连杆机构2-1 2-1 平面连杆机构概述平面连杆机构概述第2页，此课件共75页哦缺点：缺点：产生动载荷（惯性力），不适合高速。产生动载荷（惯性力），不适合高速

2、。设计较复杂，难以实现精确的轨迹。设计较复杂，难以实现精确的轨迹。本章重点介绍四杆机构。本章重点介绍四杆机构。构件和运动副多，累积误差大，运动精度和效率构件和运动副多，累积误差大，运动精度和效率 较低较低。采用低副，面接触、承载大、便于润滑、不易磨损采用低副，面接触、承载大、便于润滑、不易磨损 形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。连杆曲线丰富。可满足不同要求。连杆曲线丰富。可满足不同要求。三、平面连杆机构的特点三、平面连杆机构的特点第3页，此课件共75页哦1.平面四杆机构

3、的平面四杆机构的基本型式基本型式和应用和应用全全部部由由转转动动副副组组成成的的平平面面四四杆杆机构称为机构称为铰链四杆机构铰链四杆机构。连架杆连架杆与机架相联的构件；与机架相联的构件；机架机架固定不动的构件；固定不动的构件；连杆连杆连连接两接两连连架杆且架杆且作平面运动的构件；作平面运动的构件；曲柄曲柄能能作整周转动的连架杆；作整周转动的连架杆；摇杆摇杆仅能在某一角度往复摆动的连架杆仅能在某一角度往复摆动的连架杆；2-2 2-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化周转副周转副能作能作360 360 相对回转的运动副；相对回转的运动副；摆转副摆转副只只能作有限角度摆动

4、的运动副。能作有限角度摆动的运动副。第4页，此课件共75页哦一、铰链四杆机构的基本型式铰链四杆机构的基本型式第5页，此课件共75页哦(一)、曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 特点：两连架杆一个是曲柄（整周转）；一个是摇杆（摆动）第6页，此课件共75页哦应用：应用：第7页，此课件共75页哦(二)、双曲柄机构双曲柄机构 特点：两连架杆都是曲柄（整周转）且不等长 主动曲柄匀速转，从动曲柄变速转 第8页，此课件共75页哦正平行双曲柄机构：对边平行且相等 特点：主、从动曲柄匀速且相等运动不确定现象：第9页，此课件共75页哦第10页，此课件共75页哦如何消除不确定现象：1 1、惯性飞轮、惯性飞轮 2 2、加虚约束

5、、加虚约束 3 3、靠自重、靠自重72平面四杆机构的基本类型及其应用第11页，此课件共75页哦反平行双曲柄机构：对边平行但不相等 公共汽车车门启闭机构公共汽车车门启闭机构第12页，此课件共75页哦(三)、双摇杆机构双摇杆机构 特点：两连架杆都是摇杆（摆动）第13页，此课件共75页哦第14页，此课件共75页哦第15页，此课件共75页哦二二、铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化演化方法：转动副 移动副（滑块四杆机构）；选取不同构件作为机架（一）、转动副转化成移动副转动副转化成移动副1、铰链四杆机构中一个转动副转化为移动副第16页，此课件共75页哦类型对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构曲柄存在条件：

6、对心曲柄滑块机构：L1L2 行程S=2L1偏置曲柄滑块机构：L1+eL2 第17页，此课件共75页哦2、铰链四杆机构中两个转动副转化为移动副由于此机构当主动件1等速回转时，从动到导杆3的位移为y=Labsin，故又称正弦机构正弦机构 第18页，此课件共75页哦双滑块机构第19页，此课件共75页哦1、导杆机构导杆机构(1)、演化过程曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。（二）（二）、取不同构件为机架（机构倒置）取不同构件为机架（机构倒置）第20页，此课件共75页哦(2)、类型转动导杆机构 摆动导杆机构L1L2 L1L2：机架长度：曲柄长度第21页，此课件共75页哦(2)、应用牛头

7、刨床机构牛头刨床机构 简易刨床简易刨床第22页，此课件共75页哦2 2、摇块机构摇块机构(1)、演化过程曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。第23页，此课件共75页哦(2)、应用泵第24页，此课件共75页哦3 3、定块机构定块机构(1)、演化过程曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成定块机构。第25页，此课件共75页哦(2)、应用定块定块机构机构 第26页，此课件共75页哦4 4、双滑块机构双滑块机构第27页，此课件共75页哦偏心轮（偏心轮（扩大运动副扩大运动副)在曲柄滑块机构（曲柄摇杆机构）中，若曲柄很短，可将转动副B的尺寸扩大到超过曲柄长度，则曲柄AB就演化成几何中

8、心B不与转动中心A重合的圆盘，该圆盘称为偏心轮，含有偏心轮的机构称为偏心轮机构。第28页，此课件共75页哦应用：应用：偏心轮机构结构简单，偏心轮轴颈的强度和刚度大，且易于安装整体式连杆，广泛用于曲柄长度要求较短、冲击较大的机械中。颚式破碎机颚式破碎机 第29页，此课件共75页哦第30页，此课件共75页哦第31页，此课件共75页哦2-3 2-3 平面四杆机构的几个工作特性平面四杆机构的几个工作特性一、平面四杆机构有曲柄的条件一、平面四杆机构有曲柄的条件二、二、平面四杆机构输出件的急回特性平面四杆机构输出件的急回特性三、三、平面机构的压力角和传动角、死点平面机构的压力角和传动角、死点第32页，此课

9、件共75页哦一、平面四杆机构有曲柄的条件一、平面四杆机构有曲柄的条件第33页，此课件共75页哦上式两两相加得：l1l2，l1l3，l1l4，即AB为最短杆。平面连杆机构有曲柄的条件：平面连杆机构有曲柄的条件：1 1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；2 2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆的杆）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。（杆长和条件）长之和。（杆长和条件）（Grashof Grashof 定理定理）第34页，此课件共75页哦铰链四杆机构类型的判断条件：铰链四杆机构类型的判断条件：2 2）若不满足杆长和条件若不

10、满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆机，该机构只能是双摇杆机构。构。注意：注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：件：最长杆的杆长最长杆的杆长 a+eba+e2)2)曲柄在曲柄在ABAB,在三角形在三角形ADCADC中，中，AD ACAD AC，即，即b+aeb+aeD D第45页，此课件共75页哦从从动动件件作作往往复复运运动动的的平平面面连连杆杆机机构构中中，若若从从动动件件工工作作行行程程的的平平均均速速度度小小于回程的平均速度，则称该机构具有于回程的平均速度，则称该机构具有急回特性急回特性。在在曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构中中，当当从

11、从动动件件（摇摇杆杆）位位于于两两极极限限位位置置时时，曲曲柄柄与与连连杆杆共共线线。此此时时对对应应的的主主动动曲曲柄柄之之间间所所夹的锐角夹的锐角叫作叫作极位夹角。极位夹角。二、二、平面四杆机构输出件的急回特性平面四杆机构输出件的急回特性极位夹角极位夹角第46页，此课件共75页哦:1 1 2 2,:t,:t1 1tt2 2,v v1 1v00。急急回回特特性性相相对对程程度度用用行行程程速速比比系系数数K（即即从从动动件件空空回回行行程程的的平平均均速速度度2与与工工作作行行程程的的平平均均速速度度1的比值）来表示：的比值）来表示：第48页，此课件共75页哦B BA AC CB B1 1B

12、 B2 2C C2 2C C1 1C2BB1AC1B2CA AB B1 1D DC CB B2 2 =应用：节省回程时间，提高生产率。应用：节省回程时间，提高生产率。设计时往往先给定设计时往往先给定 K 值，再计算值，再计算，即，即 第49页，此课件共75页哦三、三、平面机构的压力角平面机构的压力角和传动角、死点和传动角、死点F F1 1=Fcos=FcosF F2 2=Fsin=Fsin1 1、机构、机构压力角压力角:在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下，机构在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下，机构中驱使中驱使输出件输出件运动的力的方向线与运动的力的方向线与输出件输出件上受力点的速度方上受力点

13、的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角，通常用向间所夹的锐角，称为机构压力角，通常用表示。表示。A AB BC CD DF Fv vc cF F1 1F F2 2第50页，此课件共75页哦传动角：传动角：压力角的余角压力角的余角(90-(90-)。通常用通常用表示表示.机构的传动角和压力角作出如下规定：机构的传动角和压力角作出如下规定：minmin ；=30=30 6060；maxmax。、分别为许用传动角和许用压力角。分别为许用传动角和许用压力角。v vc cA AB BC CD DF FF F1 1F F2 2常用常用的大小来表示机构的大小来表示机构传力性能传力性能的好的好坏坏第51页，此

14、课件共75页哦F FA AB BC C1 12 23 3v vB3B3F Fv vB B3 3A AB BC C1 12 23 3=0=0=90=90nv vF F v vB3B3F FA AB BC C2 23 31 1v vF F第52页，此课件共75页哦=arccosb2+c2-d2-a2+2adcos/2bc.=0,min=arccosb2+c2-(d-a)2/2bc2 2、最小传动角的确定、最小传动角的确定=或或=180-=180,max=arccosb2+c2-(d+a)2/2bc min=min,180 -maxmin第53页，此课件共75页哦B BA AC CB BB BC C

15、C C minmin minmin=arccos=arccos（a+e)/ba+e)/b 为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作阻为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作阻力较小的空回行程中。力较小的空回行程中。B BC CA AC CB BB BC C e ea ab b在在主动曲柄与机架主动曲柄与机架共线的位置共线的位置，都，都有有可能可能出现出现 minmin第54页，此课件共75页哦3 3 机构的死点位置机构的死点位置 在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下，当机在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下，当机构处于传动角构处于传动角=0=0（或（或=

16、90=90）的位置下，无论给机构主动件的）的位置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构运动，这个位置称为机构的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构运动，这个位置称为机构的死死点点位置。位置。F F1 1=Fcos=FcosF F2 2=Fsin=FsinD DA AB BC CF Fv vB BF FD DA AC Cv v第55页，此课件共75页哦对于对于曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构，当，当摇杆为主动件摇杆为主动件时，时，在在连连杆杆与与曲柄曲柄两次两次共线共线的位置，的位置，机构均不能运动。机构均不能运动。第56页，此课件共75页哦 *“死点死点”位置的位置的过渡方法：过渡

17、方法：依靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。依靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。两组机构错开排列，如火车轮联动机构。两组机构错开排列，如火车轮联动机构。动画演示动画演示第57页，此课件共75页哦*可以利用可以利用“死点死点”位置进行工作，位置进行工作，例如：飞机起落架、钻夹具等。例如：飞机起落架、钻夹具等。动画演示动画演示动画演示动画演示第58页，此课件共75页哦2.4平面四杆机构的设计一、设计概论 一个设计过程：已知条件构件尺寸 两类基本问题：实现给定运动规律；实现给定运动轨迹；三种设计方法：图解法 解析法 实验法 已知条件：运动条件、几何条件、动力条件。简明易懂，精确性差。精确度好，计算

18、繁杂。形象直观，过程复杂。第59页，此课件共75页哦2.4.1图解法设计平面四杆机构1.按给定连杆位置设计四杆机构 已知：连杆BC长度及三个位置（B1C1,B2C2,B3C3）要求：设计铰链四杆机构设计步骤：连接B1B2、B2B3，作线B1B2、B2B3的垂直平分线b12、b23，交于A点；连接C1C2、C2C3，作线C1C2、C2C3的垂直平分线c12、c23，交于D点；连接AB1、C1D。第60页，此课件共75页哦2.按给定行程速度变化系数K设计四杆机构 设计具有急回特性的四杆机构，关关键是要抓住机构键是要抓住机构处于极限位置时处于极限位置时的几何关系的几何关系，必要时还应考虑其他辅助条件

19、。第61页，此课件共75页哦1、按给定的行程速比系数K设计四杆机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 法一法一第62页，此课件共75页哦法二法二第63页，此课件共75页哦曲柄滑块机构设计曲柄滑块机构设计 法一法一第64页，此课件共75页哦法二法二例：偏置曲柄滑块机构，s=30mm,e=12mm,K=1.5,设计此机构。第65页，此课件共75页哦第66页，此课件共75页哦导杆机构导杆机构 设已知摆动导杆机构中，设已知摆动导杆机构中，机架的长度为机架的长度为d，行程速比系，行程速比系数为数为K，要求设计该机构。，要求设计该机构。图图 1 1）由）由K K求出；选择一点求出；选择一点D D，作，作 2 2）

20、再作角平分线，在平分线上取）再作角平分线，在平分线上取DA=dDA=d，可以求得曲柄回转中心，可以求得曲柄回转中心A A。3 3）过）过A A点作导杆任一极限位置垂线点作导杆任一极限位置垂线AC1AC1（或（或AC2AC2），则），则AC1AC1即为曲柄长即为曲柄长度。度。第67页，此课件共75页哦第68页，此课件共75页哦第69页，此课件共75页哦插床机构双曲柄机构应用实例第70页，此课件共75页哦平面四杆机构的演化1.扩大转动副，使转动副变成移动副第71页，此课件共75页哦曲柄滑快机构演化第72页，此课件共75页哦取不同的构件为机架第73页，此课件共75页哦当构件2和构件4均能作整周转动，小型刨床就是应用实例第74页，此课件共75页哦感谢大家观看第75页，此课件共75页哦