机械设计基础课件第六章平面连杆机构.ppt
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1、第六章第六章 平面连杆机构平面连杆机构61 平面四杆平面四杆机构的基本型式机构的基本型式及其演化及其演化62 平面四杆机构的基本知识平面四杆机构的基本知识63 平面平面四杆机构的设计四杆机构的设计第一页,编辑于星期日:十五点 十一分。应用实例:应用实例:内内燃燃机机、鹤鹤式式吊吊、火火车车轮轮、急急回回冲冲床床、牛牛头头刨刨床床、翻翻箱箱机机、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、牙膏筒拔管机、单车等。床、牙膏筒拔管机、单车等。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
2、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。定义:由低副(转动、移动)连接组成的平面机构。定义:由低副(转动、移动)连接组成的平面机构。61 平面四杆机构的基本型式及演化平面四杆机构的基本型式及演化第二页,编辑于星期日:十五点 十一分。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、运动精度低、效率低。产生动载荷(惯性力),不适合高速
3、。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: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。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。第三页,编辑于星期日:十五点 十一分。一一、平平面面四四杆杆机机构构的的基基本本型型式式: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演变变得到的。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;三种基本型式:三种基本型式:(1 1)曲柄摇杆机构曲柄
4、摇杆机构特征: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第四页,编辑于星期日:十五点 十一分。ABC1243DABDC1243(2 2)双曲柄机构双曲柄机构特征:两个曲柄特征:两个曲柄作用:将等速回转转变为作
5、用: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:如如叶片泵叶片泵、惯性筛惯性筛等。等。2143摇杆主动摇杆主动3124第五页,编辑于星期日:十五点 十一分。A AD DC CB B1 12 23 34 4旋转式叶片泵旋转式叶片泵A AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E6惯性筛机构惯性筛机构31第六页,编辑于星期日:十五点 十一分。ABCD耕地耕地料斗料斗DCAB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
6、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ADBCBC天平天平播种机料斗机构播种机料斗机构第七页,编辑于星期日:十五点 十一分。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。动不确定。采用两组机构错开排列。采用两组机构错开排列。第八页,编辑于星期日:十五点 十一分。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:应用举例:铸造翻箱机构铸造翻箱机构特例: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
7、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第九页,编辑于星期日:十五点 十一分。(1)(1)改变构件的形状和运动尺寸改变构件的形状和运动尺寸二、平面四杆机构的演化二、平面四杆机构的演化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 l第十页,编辑于星期日:十五点 十一分。(2)(2)改变运动副的尺寸改变运动副的尺寸(3)(3)选
8、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第十一页,编辑于星期日:十五点 十一分。牛头刨床牛头刨床应用实例应用实例:ABDC1243C2C1小型刨床小型刨床ABDCE123456第十二页,编辑于星期日:十五点 十一分。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
9、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第十三页,编辑于星期日:十五点 十一分。(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架314A2BC直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方法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: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第十四页,编辑于星期日:十五点 十一分。例:选择双滑块机构中的不同构件例:选择双滑块机构中的不同构件 作为机架可得不
10、同的机构作为机架可得不同的机构椭圆仪机构椭圆仪机构1234正弦机构正弦机构3214第十五页,编辑于星期日:十五点 十一分。62平面四杆机构的基本知识平面四杆机构的基本知识第十六页,编辑于星期日:十五点 十一分。l1l2l4l3CBAD平面平面四杆机构四杆机构具有具有整转副整转副可能存在可能存在曲柄。曲柄。杆杆1 1为曲柄,作整周回转,必有两次与机架共线为曲柄,作整周回转,必有两次与机架共线l2(l4 l1)+l3则由则由BCD可得:可得:三角形任意两边之和大于第三边则由则由B”C”D可得:可得:l1+l4 l2+l3l3(l4 l1)+l2AB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
11、度之和6.2.16.2.1、平面四杆机构有曲柄的条件平面四杆机构有曲柄的条件 l1+l2 l3+l4C”l1l2l4l3ADl4-l1将以上三式两两相加的:将以上三式两两相加的:l1 l2,l1 l3,l1 l4 l1+l3 l2+l4第十七页,编辑于星期日:十五点 十一分。2.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:1.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。
12、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。称为称为杆长条件杆长条件。ABCDl1l2l3l4第十八页,编辑于星期日:十五点 十一分。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的构构件作为机架时,可得不同的机构。如:件作为机架时,可得不同的机构。如:曲柄摇杆曲柄摇杆、双曲柄双曲柄、双摇杆机构双摇杆机构。第十九页,编辑于星期日:十五点 十一分。ABCDB1C1AD6.1.26.1.2、急回运动和行程速比系数、急回运动和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
13、次共共线线时时,摇摇杆杆位位于两个极限位置,简称极位。于两个极限位置,简称极位。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:曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 3D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。180180C2B2第二十页,编辑于星期日:十五点 十一分。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:180-18
14、0-因曲柄转角不同,故摇杆来回摆动的时间不一样,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:第二十一页,编辑于星期日:十五点 十一分。FF F”当当BCD90BCD90时,时,BCDBCD6.2.3、四杆机构的压
15、力角、传动角和死点、四杆机构的压力角、传动角和死点压力角压力角: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。ABCD设计时要求设计时要求:minmin5050minmin出现的位置:出现的位置:当当BCD90BCD90时,时,180-BCD180-BCD切向分力切向分力:F=FcosF=Fcos法向分力法向分力:F”=FcosF”=Fcos FF对传动有利对传动有利。=Fsin=Fsin称称为为传动角传动角。此位置一定是:此位置一定是:主动件与机架共线两处之一。主动件与机架共线两处之一。CDBAF可用可用的大小来表示机构传动力性能的好坏的大小来表示
16、机构传动力性能的好坏,F”F当当BCDBCD最小或最大时,都有可能出现最小或最大时,都有可能出现minmin为了保证机构良好的传力性能第二十二页,编辑于星期日:十五点 十一分。C1B1l1l2l3l4DA由余弦定律有:由余弦定律有:B B1 1C C1 1D Darccosarccosl42 2+l32 2-(-(l4-l1)2 2/2/2l2 l3 BB2 2C C2 2D Darccosarccosl42 2+l32 2-(-(l4-l1)2 2/2/2l2 l3若若BB1 1C C1 1D90D90,则则若若BB2 2C C2 2D90D90,则则1 1BB1 1C C1 1D D2 2
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- 机械设计 基础 课件 第六 平面 连杆机构
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