第5講 平面連桿機(jī)構(gòu)ppt課件

1、精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第五講第五講 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu) 內(nèi)內(nèi) 容容 提提 示示p 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)p 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化p 平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件和幾個(gè)基本概念平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件和幾個(gè)基本概念p 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 若干剛性構(gòu)件通若干剛性構(gòu)件通過低副聯(lián)接而成的機(jī)過低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，稱為連桿機(jī)構(gòu)。構(gòu)，稱為連桿機(jī)構(gòu)。5-1 5-1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 5-1 5-1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：只用于速度較低的場(chǎng)合。只用于

2、速度較低的場(chǎng)合。1 1、能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式。如：轉(zhuǎn)動(dòng)，擺動(dòng)，挪動(dòng)，平面運(yùn)動(dòng)、能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式。如：轉(zhuǎn)動(dòng)，擺動(dòng)，挪動(dòng)，平面運(yùn)動(dòng)2 2、運(yùn)動(dòng)副為低副：、運(yùn)動(dòng)副為低副：面接觸：面接觸： 承載能力大；承載能力大；便于潤(rùn)滑。壽命長(zhǎng)便于潤(rùn)滑。壽命長(zhǎng)幾何形狀簡(jiǎn)單幾何形狀簡(jiǎn)單便于加工，成本低。便于加工，成本低。3 3、缺陷：、缺陷：只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；設(shè)計(jì)復(fù)雜；設(shè)計(jì)復(fù)雜；重點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本表示形式及其設(shè)計(jì)5-2 5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式ADAD：機(jī)架：機(jī)

3、架ABAB、CDCD：連架桿：連架桿BCBC：連桿：連桿連架桿：定軸轉(zhuǎn)動(dòng)連架桿：定軸轉(zhuǎn)動(dòng)連連 桿：平面一般運(yùn)動(dòng)桿：平面一般運(yùn)動(dòng) 所有運(yùn)動(dòng)副均所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四為轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)。桿機(jī)構(gòu)。ABCD5-2 5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化 1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABAB：曲柄：曲柄CDCD：搖桿：搖桿5-2 5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化 2 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)ABAB：曲柄：曲柄CDCD：曲柄：曲柄5-2 5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化 ABAB：搖桿：搖桿CDC

4、D：搖桿：搖桿3 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)5-2 5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副5-2 5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)5-2 5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化 取不同構(gòu)件作機(jī)架取不同構(gòu)件作機(jī)架曲曲柄柄搖搖桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)雙雙曲曲柄柄機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)雙雙搖搖桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)曲曲柄柄搖搖桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)5-2 5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其

5、演化 曲曲柄柄搖搖塊塊機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)擺擺動(dòng)動(dòng)導(dǎo)導(dǎo)桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)變換構(gòu)變換構(gòu)件的形態(tài)件的形態(tài)5-2 5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化 擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)副尺寸擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)副尺寸5-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 設(shè)計(jì)：潘存云l1l2l4l3CBADC”l1l2l4l3ADl4- l1l2(l4 l1)+ l3則由則由BCDBCD可得：可得：則由則由B BC CD D可得：可得：l1+ l4 l2 + l3l3(l4 l1)+ l2ABAB為最短桿為最短桿 l1+ l2 l3 + l4 將以上三式兩兩相將以上三式兩兩相加得：加得： l

6、1 l2, l1 l3, l1 l2, l1 l3, l1 l4 l1 l4 l1+ l3 l2 + l4曲柄存在的條件：曲柄存在的條件：5-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 2.2.連架桿或機(jī)架之一為最短桿。連架桿或機(jī)架之一為最短桿。曲柄存在的條件：曲柄存在的條件：1. 1. 最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)其他兩桿長(zhǎng)其他兩桿長(zhǎng)度之和稱為桿長(zhǎng)條件。度之和稱為桿長(zhǎng)條件。若以最短桿件為機(jī)架，則構(gòu)成雙曲柄機(jī)若以最短桿件為機(jī)架，則構(gòu)成雙曲柄機(jī)構(gòu)；若以最短桿件相對(duì)的桿為機(jī)架，則構(gòu)；若以最短桿件相對(duì)的桿為機(jī)架，則構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)；若以最短桿任一相鄰構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)

7、；若以最短桿任一相鄰桿為機(jī)架，則構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)桿為機(jī)架，則構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu) AD AD桿為最短桿桿為最短桿(0(0AD AD 20)20) 例例1 1 已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCDABCD，其中，其中ABAB20mm20mm，BCBC50mm50mm，CDCD40mm,AD40mm,AD為機(jī)架。改變?yōu)闄C(jī)架。改變ADAD桿長(zhǎng)，分析機(jī)構(gòu)的桿長(zhǎng)，分析機(jī)構(gòu)的類型變化。類型變化。aBbADdCc機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：AD50 2040AD10mm最長(zhǎng)桿最長(zhǎng)桿整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副最短桿最短桿DCaBbAdc雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu) A D A D 桿 長(zhǎng) 介 于 最 短 桿

8、 與 最 長(zhǎng) 桿 之 間桿 長(zhǎng) 介 于 最 短 桿 與 最 長(zhǎng) 桿 之 間(20(20ADAD50)50)機(jī) 構(gòu) 有 整 轉(zhuǎn) 副 的 條 件 ：機(jī) 構(gòu) 有 整 轉(zhuǎn) 副 的 條 件 ： 2 05 0 AD40AD30mmaBbADdCc最短桿最短桿最長(zhǎng)桿最長(zhǎng)桿整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)aBbADdCc AD AD桿為最長(zhǎng)桿桿為最長(zhǎng)桿(50 (50 AD AD110)110)機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：AD204050最長(zhǎng)桿最長(zhǎng)桿最短桿最短桿AD70mmaBbADdCc整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 當(dāng)當(dāng)10AD30和和70AD110時(shí)，由于不滿

9、足桿長(zhǎng)條件，機(jī)構(gòu)無整時(shí)，由于不滿足桿長(zhǎng)條件，機(jī)構(gòu)無整轉(zhuǎn)副，為雙搖桿機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)副，為雙搖桿機(jī)構(gòu)。aBbADdCc5-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 急回特性：急回特性：表示回程所用時(shí)間小于工作行程所用時(shí)間表示回程所用時(shí)間小于工作行程所用時(shí)間在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，搖桿位于兩個(gè)極限位置，簡(jiǎn)稱極位。搖桿位于兩個(gè)極限位置，簡(jiǎn)稱極位。當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以逆時(shí)針轉(zhuǎn)過逆時(shí)針轉(zhuǎn)過180180+時(shí)，搖桿從時(shí)，搖桿從C1DC1D位置擺到位置擺到C2DC2D。所花時(shí)間為所花時(shí)間為t1 , t1 , 平均速度為平均速度為V1,V1,那么有

10、：那么有：/ )180(1t1211tCCV 此兩處曲柄之間的夾角此兩處曲柄之間的夾角稱為極位夾角。稱為極位夾角。)180/(21CC5-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 曲柄以曲柄以繼續(xù)轉(zhuǎn)過繼續(xù)轉(zhuǎn)過180180-時(shí)時(shí), ,搖桿從搖桿從C2D,C2D,位置擺到位置擺到C1D,C1D,所花時(shí)間為所花時(shí)間為t2 ,t2 ,平均速度為平均速度為V2 ,V2 ,那么有：那么有： /)180(2t顯然：顯然：t1 t2 V2 V1t1 t2 V2 V1搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動(dòng)。搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動(dòng)。稱稱K K為行程速比系數(shù)。為行程速比系數(shù)。12VVK 18018021tt

11、且且越大，越大，K K值越大，急回性質(zhì)越明顯。值越大，急回性質(zhì)越明顯。 只需只需 0 0 ， 就有就有 K1K111180KK設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定K K值，于是值，于是: : 2212tCCV )180/(21CC121221tCCtCCADabdBBCC曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角的極位夾角5-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 eABBCCdABBD曲柄滑塊機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)極位夾角構(gòu)極位夾角擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)極位夾角構(gòu)極位夾角5-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 5-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿

12、機(jī)構(gòu)的工作特性 壓力角和傳動(dòng)角：壓力角和傳動(dòng)角：壓力角壓力角 a ：受：受力方向和運(yùn)動(dòng)力方向和運(yùn)動(dòng)方向所夾的銳方向所夾的銳角角傳動(dòng)角傳動(dòng)角 g ：壓力角的余壓力角的余角角ABCDabcdFFtFncVminmax曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角5-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 5-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 505-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 maxmin5-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 所謂死點(diǎn)位置就是指從動(dòng)件的傳動(dòng)角等于零或者所謂死點(diǎn)位置就是指從動(dòng)件的傳動(dòng)角等于零或者壓力角等于壓力角等于9090時(shí)機(jī)構(gòu)所處的位置。時(shí)機(jī)構(gòu)所處的位置。Dabd1B2B1C2CccabABC如何確定機(jī)構(gòu)的如何確定機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置？死點(diǎn)位置？分析分析B B、C C點(diǎn)點(diǎn)的壓力角的壓力角機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置5-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 5-3 5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性 死點(diǎn)死點(diǎn): = 0 a = 90有效分力等于零有效分力等于零 搖桿為主動(dòng)搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲件，且連桿與曲柄兩次共線時(shí)柄兩次共線時(shí)避免措施避免措