平面连杆机构及其设计.pptx

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1、平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计 ABCDabcdB1C1B2C2在在B1 1C1 1D中中 a+d b+c (1)在在B2 2C2 2D中中若：若：d a，则有：，则有：a+c d+b (2)a+b d+c (3)若：若：a d，则有：，则有：c+d a+b (4)b+d a+c (5)(1)+(2)a b(1)+(3)a c且有：且有：a da=lmin为为最最短短杆杆。(1)+(4)d b(1)+(5)d c且有：且有：d ad=lmin为为最最短短杆杆。第1页/共24页周转副的条件：周转副的条件：1)任意三杆长度之和任意三杆长度之和 第四杆长；第四杆长；l1+l2+l3 l42

2、)最短杆长度最短杆长度+最长杆长度最长杆长度其余两杆长度之和其余两杆长度之和杆长条件杆长条件lm i n+lm a x l4+l3 最短杆两端的转动副均为周转副；其余转动副为摆转副。最短杆两端的转动副均为周转副；其余转动副为摆转副。3)连架杆或机架中必有一杆是最短杆。连架杆或机架中必有一杆是最短杆。曲柄存在条件：曲柄存在条件：当铰链四杆机构满足杆长条件时，当铰链四杆机构满足杆长条件时，讨讨论论1）最最短短杆杆的的邻邻边边杆杆为为机机架架时时ABCD3214曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构第2页/共24页3）最短杆的对边杆为机架时）最短杆的对边杆为机架时l1+l2+l3 l4?lmin+lmax l4+

3、l3?Y非非机机构构N有有两两个个周周转转副副Y双双 摇摇 杆杆 机机构构Nlmin为机架为机架?lmin邻边为机架邻边为机架?NN小小结结Y双双 曲曲 柄柄 机机构构曲曲 柄柄 摇摇 杆杆 机机构构Y双摇杆机构双摇杆机构ABCD32142）最短杆为机架时）最短杆为机架时双曲柄机构（含平行四边形机构）双曲柄机构（含平行四边形机构）ABCD3214 当铰链四杆机构不满足杆长条件时当铰链四杆机构不满足杆长条件时双摇杆机构（无周转副）双摇杆机构（无周转副）第3页/共24页erlABCD 例：偏置曲柄滑块机构有曲柄的例：偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件。条件。解解1 1：lmin=r；lmax=CD+e解

4、解2 2：AD连线为机架方向，故连线为机架方向，故B1、B2为为r成为曲柄的关键点，所以成为曲柄的关键点，所以B1C1B2C2l r+el r-e思思考考：对对心心曲曲柄柄滑滑块块机机构有曲柄的条件？构有曲柄的条件？第4页/共24页二、急回运动特性二、急回运动特性(Quick return property)1.1.概念概念极极位位夹夹角角 当当输输出出构构件件在在两两极极位位时时，原原动动件件所所处处两两个个位位置置之间所夹的之间所夹的锐角锐角。极极位位输输出出构构件件的的极极限限位位置置摆摆角角 两两极极限限位位置置所所夹夹的的锐锐角角原动件作匀速转动，从动件作往复原动件作匀速转动，从动件

5、作往复运动的机构，从动件正行程的平均速运动的机构，从动件正行程的平均速度慢于反行程的平均速度的现象度慢于反行程的平均速度的现象急回运动急回运动(Quick-return)2.2.急回运急回运动动第5页/共24页 急回运动机理急回运动机理急急回回作作用用具具有有方方向向性性,当当原原动动件件的的回回转转方方向向改改变变时时,急急回回的的行程也随之改变。行程也随之改变。注意！a)曲柄转过曲柄转过摇杆上摇杆上C点摆过：点摆过：所用时间：所用时间：b)曲柄转过曲柄转过摇杆上摇杆上C点摆过：点摆过：所用时间：所用时间：c)设两过程的平均速度为设两过程的平均速度为V1、V2：回程速度大于正行程速度。回程速

6、度大于正行程速度。第6页/共24页3.3.行程速比系数行程速比系数K为为表表明明急急回回运运动动程程度度，用用行行程程速速度度变变化化系系数数K(time ratio)来来衡衡量量，作作为为机机构构的的基基本本运运动动特特征征参参数数。定定义义为为反反正正行行程程速速度度比，即比，即或：或：讨论：讨论：1)1)当当00时，机构具有急回运动特性；时，机构具有急回运动特性；2)K K ，急回运动特性愈显著。，急回运动特性愈显著。第7页/共24页对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构=0=0，K=1，无急回运动无急回运动偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构 0 0，K 1，有急回运动有急回运动例例：曲曲柄柄滑

7、滑块块机机构构第8页/共24页摆动导杆机构摆动导杆机构 0 0，K 1，有急回运动有急回运动急回运动特性的应用急回运动特性的应用第9页/共24页三、四杆机构的压力角与传动角三、四杆机构的压力角与传动角1.1.1.1.压力角压力角压力角压力角 与传动角与传动角与传动角与传动角 =压压力力角角 (Pressure angle)不不考考虑虑摩摩擦擦时时，机机构构输输出出构构件件上作用的上作用的力力F与该力作用点的与该力作用点的绝对速度绝对速度方向所夹的方向所夹的锐角锐角。=传动角传动角 (Transmission angle)压力角的余角压力角的余角第10页/共24页机构常用传动角大机构常用传动角大

8、小及变化来衡量机小及变化来衡量机构传力性能的好坏。构传力性能的好坏。()F 机机构构传传动动越越有有利利一般要求：一般要求：DCBF VCDBCF第11页/共24页2.2.最小传动角的位最小传动角的位最小传动角的位最小传动角的位置置置置连接连接BD，在，在 ABD中：中：曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构ABCDcbadFVC 在在 BCD中：中：若若此此式式为为极极值值，则则需需 取取极极值值，即即故故当当 90o时时：min=180o-max第12页/共24页结结论论：当当=0o或或180o时时，有有 min=min min，(180o-max)曲曲柄柄与与机机架架共共线线时时，出出现现最最小小传传

9、动动角角。vcABC12F FvB3B123AC例：标出机构在图示位置的压力角与传动角例：标出机构在图示位置的压力角与传动角F B132Cv第13页/共24页四、四、死点死点(Dead point)机机构构传传动动角角=0(=90)的的位位 置置当当机机构构处处于于死死点点位位置置时时，整整个个机机构构无无法法运运动动，但但在在外外界界微小扰动力的作用下，会出现运动不确定现象微小扰动力的作用下，会出现运动不确定现象。以往复运动构件为主动件的机构，通常存在死点。以往复运动构件为主动件的机构，通常存在死点。FBVB1C234ABDabcd =90 FBVBC1234ABD第14页/共24页当当输输

10、出出构构件件与与连连杆杆共共线线时时，机机构构出出现现死死点点。特别注意：特别注意：机构有无死点与原动件机构有无死点与原动件选取选取有关有关曲柄滑块机构的死点位置曲柄滑块机构的死点位置曲柄摇杆机构的死点位置曲柄摇杆机构的死点位置1 1、死点位置、死点位置 第15页/共24页2 2、机构通过死点采取的措施、机构通过死点采取的措施 对对于于传传动动机机构构来来讲讲，死死点点是是不不利利的的，应应采采取取措措施施使机构能顺利通过死点位置。使机构能顺利通过死点位置。利用惯性利用惯性B2C2踏板踏板缝纫机主运动机构缝纫机主运动机构脚脚AB1C1D 缝纫机脚踏板机构缝纫机脚踏板机构第16页/共24页 使各

11、组机构的死点相互错开排列使各组机构的死点相互错开排列机车车轮联动机构机车车轮联动机构第17页/共24页3 3、死点的利用、死点的利用工工程程实实践践中中，常常利利用用死死点点来来实实现现特特定定的的工工作作要要求求。飞机起落架机飞机起落架机构构AB1C1DB2C2地面地面工工 件件 夹夹 紧紧 机机构构第18页/共24页注意！注意！机构不能运动的三种情况的区别：机构不能运动的三种情况的区别：死点死点、自锁自锁、F 0死死点点 不不计计摩摩擦擦时时，机机构构传传动动角角 =0 0 (=9090)的的特特殊位置。利用惯性或其它方法，机构可以通过该位置。殊位置。利用惯性或其它方法，机构可以通过该位置

12、。自锁自锁 计入摩擦时，驱动力方向满足一定几何条件而使机计入摩擦时，驱动力方向满足一定几何条件而使机构无法运动的现象，具有方向性。构无法运动的现象，具有方向性。F 0 运动链为桁架。运动链为桁架。第19页/共24页五铰链四杆机构的运动连续性五铰链四杆机构的运动连续性1.运运动动连连续续性性当当主主动动件件连连续续运运动动时时，从从动动件件能能否否连连续续实实现现给给定定的的各各个个位置的运动。位置的运动。2.可行域可行域 当曲柄当曲柄AB连续转动时，摇杆连续转动时，摇杆CD的摆动范围的摆动范围 或或3.不可行域不可行域由由和和所决定的范围所决定的范围可行域可行域可行域可行域不可行域不可行域不可

13、行域不可行域可行域可行域可行域可行域不可行域不可行域不可行域不可行域运动不连续问题有：运动不连续问题有：错位不连续错位不连续错序不连续错序不连续第20页/共24页4.错位不连续错位不连续不连通的两个可行域内的运动不连续。不连通的两个可行域内的运动不连续。1C234ABDC1C2铰铰链链四四杆杆机机构构装装配配模模式式C4C3 CADBB1C1C2ADCB2B不连通域不连通域第21页/共24页5.错错序序不不连连续续原原动动件件按按同同一一方方向向连连续续转转动动时时，连连杆杆不不能能按按顺顺序序通通过过给给定定的的各个位置各个位置1C2234AB3DC1C3B1B2图中，要求连杆依次占据图中，

14、要求连杆依次占据B1C1、B2C2、B3C3，当，当AB沿沿逆时针逆时针逆时针逆时针转动可以满足要求，但沿转动可以满足要求，但沿顺时针顺时针顺时针顺时针转动，则不能满足连杆预期的次序要求。转动，则不能满足连杆预期的次序要求。第22页/共24页铰链四杆机构的运动连续性铰链四杆机构的运动连续性铰链四杆机构的运动连续性铰链四杆机构的运动连续性小小 结结小小 结结曲曲柄柄存存在在条条件件曲曲柄柄存存在在条条件件lmin+lmax l4+l3连架杆或机架中有一杆是最短杆连架杆或机架中有一杆是最短杆急急回回特特性性及及行行程程速速比比系系数数急急回回特特性性及及行行程程速速比比系系数数或：或：四四杆杆机机构构传传动动角角、压压力力角角及及死死点点四四杆杆机机构构传传动动角角、压压力力角角及及死死点点 ()F 机机构构传传动动越越有有利利曲柄与机架共线时，出现最小传动角曲柄与机架共线时，出现最小传动角错位不连续错位不连续错序不连续错序不连续第23页/共24页