機械原理課件平面連桿機構(gòu)及其設計

返回第八章平面連桿機構(gòu)及其設計§8-1

連桿機構(gòu)及其傳動特點§8-2

平面四桿機構(gòu)的類型和應用§8-3

平面四桿機構(gòu)的基本知識§8-4

平面四桿機構(gòu)的設計§8-5

多桿機構(gòu)連桿機構(gòu)常用其所含的桿數(shù)而命名，§8-1

連桿機構(gòu)及其傳動特點1.應用示例契貝謝夫四足步行機構(gòu)2.概念及結(jié)構(gòu)特點曲柄滑塊機構(gòu)擺動導桿機構(gòu)機構(gòu)中的運動副一般均為低副。故此類機構(gòu)也稱低副機構(gòu)。連桿機構(gòu)中的構(gòu)件多呈現(xiàn)桿的形狀，故有四桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)等。鉸鏈四桿機構(gòu)

故常稱構(gòu)件為桿?？蓪崿F(xiàn)多種運動變換和運動規(guī)律；連桿曲線形狀豐富，可滿足各種軌跡要求。缺點：運動鏈長，累積誤差大，效率低；慣性力難以平衡，動載荷大，不宜用于高速運動；一般只能近似滿足運動規(guī)律要求。連桿機構(gòu)及其傳動特點(2/2)3.傳動特點運動副一般為低副，承載能力大，加工容易；優(yōu)點：§8-2

平面四桿機構(gòu)的類型和應用1.四桿機構(gòu)的類型（1）基本型式鉸鏈四桿機構(gòu)特例：等腰梯形機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)逆平行四邊形機構(gòu)特例：鉸鏈四桿機構(gòu)的倒置曲柄滑塊機構(gòu)的倒置雙滑塊機構(gòu)的倒置4）運動副元素的逆換2.四桿機構(gòu)的應用（1）基本型式四桿機構(gòu)的應用（2）演化型式四桿機構(gòu)的應用平面四桿機構(gòu)的類型和應用(2/2)3）選用不同的構(gòu)件為機架（即機構(gòu)的倒置）（2）演化形式其他型式的四桿機構(gòu)可以認為是由基本型式的四桿機構(gòu)演化而來的，其演化方法有：1）改變構(gòu)件的形狀及運動尺寸2）改變運動副的尺寸§8-3

平面四桿機構(gòu)的基本知識1.鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件最短桿長度＋最長桿長度≤其余兩桿長度之和；

組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿。（2）鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件最短桿為連架桿或機架。例8-1

判斷鉸鏈四桿機構(gòu)的類型（1）周轉(zhuǎn)副的條件各桿長度滿足桿長條件其中第一個條件稱為桿長條件。各桿長度應滿足桿長條件；各桿長度不滿足桿長條件如何判斷鉸鏈四桿機構(gòu)的類型？2.急回運動和行程速比系數(shù)（1）急回運動當主動件曲柄等速轉(zhuǎn)動時，從動件搖桿擺回的平均速度大于擺出的平均速度，搖桿的這種運動特性稱為急回運動。（2）行程速比系數(shù)Kv2v1K=180＋θ°180－θ°=結(jié)論且θ角越大，K值越大，機構(gòu)的急回性質(zhì)也越顯著。例8-2

牛頭刨床機構(gòu)當機構(gòu)存在極位夾角θ時，機構(gòu)便具有急回運動特性；例8-3

對心曲柄滑塊機構(gòu)例8-4

偏置曲柄滑塊機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的基本知識(2/4)無急回運動有急回運動有急回運動連桿BC與從動件CD之間所夾的銳角γ稱為四桿機構(gòu)在此位置的傳動角。且γ＝90°－α≤90°

最小傳動角的確定：

對于曲柄搖桿機構(gòu)，

γmin出現(xiàn)在主動件曲柄與機架共線的兩位置之一。為了保證機構(gòu)傳力性能良好，應使γmin≥40～50°?！?．四桿機構(gòu)的傳動角對于曲柄搖桿機構(gòu)，以搖桿CD為主動件，則當連桿與從動件曲柄共線時，機構(gòu)的傳動角γ＝0°，這時主動件CD通過連桿作用于從動件AB上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，出現(xiàn)了不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動的“頂死”現(xiàn)象，機構(gòu)的這種位置稱為“死點”。4.死點例8-5

曲柄滑塊機構(gòu)例8-6

擺動導桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的基本知識(3/4)（1）克服死點的方法利用安裝飛輪加大慣性的方法，借慣性作用使機構(gòu)闖過死點。(如：縫紉機踏板機構(gòu)、單缸內(nèi)燃機）采用將兩組以上的同樣機構(gòu)組合使用，且使各組機構(gòu)的死點位置相互錯開排列的方法。（如：機車車輪聯(lián)動機構(gòu)）（2）死點的應用例8-7

飛機起落架收放機構(gòu)例8-8

折疊式桌的折疊機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的基本知識(4/4)5．鉸鏈四桿機構(gòu)的連桿曲線6．連桿機構(gòu)的運動連續(xù)性§8-4

平面四桿機構(gòu)的設計1.連桿機構(gòu)設計的基本問題例8-10

流量指示機構(gòu)例8-11

牛頭刨床機構(gòu)（2）滿足預定的連桿位置要求（又稱剛體導引問題）連桿機構(gòu)設計的基本問題是根據(jù)給定的要求選定機構(gòu)的型式，確定各構(gòu)件的尺寸，同時還要滿足結(jié)構(gòu)條件、動力條件和運動連續(xù)條件等。（1）滿足預定的運動規(guī)律的要求（又稱函數(shù)生成問題)——滿足兩連架桿預定的對應位置要求——即要求連桿能占據(jù)一系列預定位置例8-12

小型電爐爐門的開閉機構(gòu)——滿足給定行程速比系數(shù)K的要求（3）滿足預定的軌跡要求（又稱軌跡生成問題）解析法、圖解法和實驗法。即要求在機構(gòu)的運動過程中，連桿上某些點的軌跡能滿足預定的軌跡要求。例8-13

鶴式起重機例8-14

攪拌機構(gòu)連桿機構(gòu)的設計方法有：2.用解析法設計四桿機構(gòu)按預定的兩連架桿對應的位置設計平面四桿機構(gòu)的設計(2/4)例8-33.用作圖法設計四桿機構(gòu)ABCD固定鉸鏈A、D

：活動鉸鏈B、C：圓心圓或圓弧BiCii=1、2、···、NEiFi圖解設計問題——作圖求解各鉸鏈中心的位置。各鉸鏈間的運動關(guān)系：3.1圖解設計的基本原理平面四桿機構(gòu)的設計(3/4)3.2圖解設計的具體方法（1）按連桿預定的位置設計已知活動鉸鏈中心的位置求解條件討論：當N＝3時，當N＝2時，有唯一解；有無窮多解；平面四桿機構(gòu)的設計(4/4)（2）按給定的行程速比系數(shù)設計四桿機構(gòu)例8-15

曲柄搖桿機構(gòu)例8-16

曲柄滑塊機構(gòu)例8-17

擺動導桿機構(gòu)4.用實驗法設計四桿機構(gòu)（1）按兩連架桿的多對對應位置設計（2）按預定的軌跡設計§8-5

多桿機構(gòu)1.多桿機構(gòu)的功用（1）取得有利的傳動角（2）獲得較大的機械利益（3）改變從動件的運動特性（4）實現(xiàn)從動件帶停歇的運動（5）擴大機構(gòu)從動件的行程（6）使機構(gòu)從動件的行程可調(diào)（7）實現(xiàn)特定要求下的平面導引

結(jié)論由于多桿機構(gòu)的尺度參數(shù)較多，因此它可以滿足更為復雜的或?qū)崿F(xiàn)更加精確的運動規(guī)律要求和軌跡要求。但其設計也較困難。（1）多桿機構(gòu)的分類1）按桿數(shù)分五桿、六桿、八桿機構(gòu)等；2）按自由度分單自由度、兩自由度和三自由度多桿機構(gòu)。（2）六桿機構(gòu)的分類1）瓦特（Watt）型，有Ⅰ型、Ⅱ型兩種。多桿機構(gòu)(2/3)2.多桿機構(gòu)的類型瓦特型斯蒂芬森型瓦特Ⅰ型瓦特Ⅱ型2）斯蒂芬森（St