机械设计第8章平面连杆机构及其设计.ppt
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1、第八章第八章 平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计81 连杆机构及其传动特点连杆机构及其传动特点82 平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的类型和应用83 有关平面四杆机构的一些基本知识有关平面四杆机构的一些基本知识84 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 应用实例:应用实例:特征:特征:有一作平面运动的构件,称为连杆。有一作平面运动的构件,称为连杆。特点:特点: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
2、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。定义:定义:由低副(转动、移动)连接组成的平面机构。由低副(转动、移动)连接组成的平面机构。81 连杆机构及其传动特点连杆机构及其传动特点内内燃燃机机、鹤鹤式式吊吊、火火车车轮轮、手手动动冲冲床床、牛牛头头刨刨床床、椭椭圆圆仪仪、机机械械手手爪爪、开开窗窗、车车门门、折折叠叠伞伞、折折叠叠床床、牙膏筒拔管机、单车制动操作机构等。牙膏筒拔管机、单车制动操作机构等。湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 缺点:缺点:构件和运动副多,累积误差大、运动精度低、效率低构件和运动副多,累积误差大
3、、运动精度低、效率低。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。设计复杂,难以实现精确的轨迹。设计复杂,难以实现精确的轨迹。分类分类:本章重点内容是介绍本章重点内容是介绍四杆机构。四杆机构。平面连杆机构平面连杆机构空间连杆机构空间连杆机构常以构件数命名:常以构件数命名:四杆机构四杆机构、多杆机构多杆机构。湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 基基本本型型式式铰铰链链四四杆杆机机构构,其其它它四四杆杆机机构构都都是是由由它它演变得到的。演变得到的。名词解释:名词解释:曲柄曲柄作整周定轴回转的构件;作整周定轴回转的构件;共有三种基本型式:(1 1)曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构特
4、征:特征:曲柄摇杆曲柄摇杆作用:作用:将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。如雷达天线。如雷达天线。连杆连杆作平面运动的构件;作平面运动的构件;连架杆连架杆与机架相联的构件;与机架相联的构件;摇杆摇杆作定轴摆动的构件;作定轴摆动的构件;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的运动副。能作有限角度摆动的运动副。曲柄曲柄连杆连杆摇杆摇杆82 平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的类型和应用1.平面四杆机构的基本型式平面四杆机构的基本型式湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授作者:潘
5、存云教授ABC1243DABDC1243(2 2)双曲柄机构双曲柄机构特征特征:两个曲柄:两个曲柄作用:作用:将等速回转转变为将等速回转转变为等速等速或或变速变速回转。回转。雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构曲柄主动曲柄主动缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构应用实例:应用实例:如如叶片泵、惯性筛叶片泵、惯性筛等。等。2143摇杆主动摇杆主动3124湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授A AD DC CB B1 12 23 34 4旋转式叶片泵旋转式叶片泵作者:潘存云教授A AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E6惯性筛机构惯性筛机构31湖南理工学院专用 作者:潘存云教
6、授 作者:潘存云教授ABCD耕地耕地料斗料斗DCAB作者:潘存云教授耕地耕地料斗料斗DCAB实例:实例:火车轮火车轮特例:特例:平行四边形机构平行四边形机构AB=CD特征:特征:两连架杆等长且平行,两连架杆等长且平行,连杆作平动连杆作平动BC=ADABDC摄影平台摄影平台作者:潘存云教授ADBC作者:潘存云教授BC天平天平播种机料斗机构播种机料斗机构湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授作者:潘存云教授作者:潘存云教授反平行四边形机构反平行四边形机构-车门开闭机构车门开闭机构反向反向FAEDGBCABEFDCG平平行行四四边边形形机机构构在在共共线线位位置置出出现现运运动不确定。
7、动不确定。采用两组机构错开排列。采用两组机构错开排列。火车轮火车轮湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授作者:潘存云教授作者:潘存云教授ABDCE(3 3)双摇杆机构双摇杆机构特征:特征:两个摇杆两个摇杆应用举例:铸造翻箱机构应用举例:铸造翻箱机构特例:特例:等腰梯形机构汽车转向机构等腰梯形机构汽车转向机构、风扇摇头机构、风扇摇头机构BCABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机ABDCEABDCE电机电机ABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机ABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆ABDC湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授(1)(1)改变构件的形状和运动尺
8、寸改变构件的形状和运动尺寸偏心曲柄滑块机构偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构双滑块机构双滑块机构 正弦机构正弦机构s=l sin l2.2.平面四杆机构的演化型式平面四杆机构的演化型式湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授(2)(2)改变运动副的尺寸改变运动副的尺寸(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架偏心轮机构偏心轮机构导杆机构导杆机构摆动导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 牛头刨床牛头刨床应用实例应用实例:作者
9、:潘存云教授ABDC1243C2C1小型刨床小型刨床作者:潘存云教授ABDCE123456湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授应用实例应用实例B234C1A自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架ACB1234应用实例应用实例B34C1A2应用实例应用实例4A1B23C应用实例应用实例13C4AB2应用实例应用实例A1C234B导杆机构导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC摇块机构摇块机构314A2BC湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架314A2BC直
10、动滑杆机构直动滑杆机构手摇唧筒手摇唧筒这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为:方法称为:机构的倒置机构的倒置BC3214A导杆机构导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC摇块机构摇块机构314A2BCABC3214湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 椭圆仪机构椭圆仪机构实例:实例:选择双滑块机构中的不同构件选择双滑块机构中的不同构件 作为机架可得不同的机构作为机架可得不同的机构作者:潘存云教授1234正弦机构正弦机构3214(4)(4)运动副元素的逆换运动副元素的逆换将将低低副副两两运运动动副副元元素素的的包包容容关
11、关系系进进行行逆逆换换,不不影影响响两两构件之间的相对运动。构件之间的相对运动。导杆机构导杆机构4321摇块机构摇块机构3214湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授abdcCBAD平面四杆机构具有平面四杆机构具有整转副整转副可能存在可能存在曲柄。曲柄。b(d a)+c则由则由BCD可得:可得:则由则由B”C”D可得:可得:a+d b+cc(d a)+bAB为最短杆为最短杆最长杆与最短杆的长度之和其他两杆长度之和 a+b c+d83 有关平面四杆机构的一些基本知识有关平面四杆机构的一些基本知识1.1.平面平面四杆机构四杆机构有曲柄的条件有曲柄的条件C”abdcADd-a设设ada
12、d,同理有:,同理有:da,db,dcAD为最短杆为最短杆ad中必有一个是机架将以上三式两两相加得:将以上三式两两相加得:a b,ac,ad 湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 连架杆或机架之一为最短杆。连架杆或机架之一为最短杆。可可知知:当当满满足足杆杆长长条条件件时时,其其最最短短杆杆参参与与构构成成的的转转动动副都是整转副。副都是整转副。曲柄存在的条件:曲柄存在的条件:最长杆与最短杆的长度之和应最长杆与最短杆的长度之和应其他两杆长度之和其他两杆长度之和此时,铰链此时,铰链A为整转副。为整转副。若取若取BC为机架,则结论相同,可知铰链为机架,则结论相同,可知铰链B也是整转副。也是整转副。称
13、为称为杆长条件杆长条件。作者:潘存云教授ABCDabcd湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授当当满满足足杆杆长长条条件件时时,说说明明存存在在整整转转副副,当当选选择择不不同同的构件作为机架时,可得不同的机构。如:的构件作为机架时,可得不同的机构。如:曲柄摇杆曲柄摇杆1 1、曲柄摇杆曲柄摇杆2 2、双曲柄双曲柄、双摇杆机构双摇杆机构。湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授ABCD2.2.急回运动与行程速比系数急回运动与行程速比系数在在曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构中中,当当曲曲柄柄与与连连杆杆两两次次共共线线时时,摇摇杆杆位于两个极限位置,简称极位。位于两个极限位置,简
14、称极位。当曲柄以当曲柄以逆时针转过逆时针转过180+180+时,摇杆从时,摇杆从C1D位置位置摆到摆到C2D。所花时间为所花时间为t1,平均速度为平均速度为V1,那么有:那么有:B1C1AD曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 3D180180C2B2此两处曲柄之间的夹角此两处曲柄之间的夹角 称为称为极位夹角极位夹角。湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授B1C1ADC2当曲柄以当曲柄以继续转过继续转过180-180-时,摇杆从时,摇杆从C2D,置摆到置摆到C1D,所花时间为所花时间为t2,平均速度为平均速度为V2,那么有:那么有:180-180-因曲柄转角不同,故摇杆来回摆动的时间不一样,
15、平均速度也不等。显然:显然:t t1 1 tt2 2 V V2 2 V V1 1摇杆的这种特性称为摇杆的这种特性称为急回运动急回运动。用以下比值表示急回程度称称K为为行程速比系数行程速比系数。且且越大,越大,K值越大,急回性质越明显。值越大,急回性质越明显。只要只要 0,就有就有 KK1所以可通过分析机构中是否存在以及的大小来判断机构是否有急回运动或运动的程度。设计新机械时,往往先给定设计新机械时,往往先给定K值,于是值,于是:湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授作者:潘存云教授曲柄滑块机构的急回特性曲柄滑块机构的急回特性应用:应用:节省返程时间,如牛头刨、往复式输送机等。节省
16、返程时间,如牛头刨、往复式输送机等。180180180-180-导杆机构导杆机构的急回特性的急回特性 180180180-180-思考题:思考题:对心曲柄滑块机构的急回特性如何?对心曲柄滑块机构的急回特性如何?对于需要有急回运动的机构,常常是根据需要的行程速比系数K,先求出,然后在设计各构件的尺寸。湖南理工学院专用 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授FF F”当当BCD90BCD90时,时,BCDBCD3.压力角和传动角压力角和传动角压力角压力角:从动件驱动力从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。与力作用点绝对速度之间所夹锐角。设计时要求设计时要求:minmin5050minmin出现
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- 机械设计 平面 连杆机构 及其 设计
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