西工大機(jī)械原理研討課-平面六桿機(jī)構(gòu)ppt課件

1、;.1平面六桿機(jī)構(gòu)研討課;.2一、基本概念及設(shè)計(jì);.3一、基本概念及設(shè)計(jì)基本概念 六桿機(jī)構(gòu)實(shí)際上是由一個(gè)二桿組和一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組合而成，由于二桿組與四桿機(jī)構(gòu)的連接方式不同而形式多樣，可實(shí)現(xiàn)多種不同的功能需要。;.4一、基本概念及設(shè)計(jì) 六連桿機(jī)構(gòu)由六個(gè)連桿和七個(gè)關(guān)節(jié)構(gòu)成。例：用于驅(qū)動(dòng)步行機(jī)器腿的Klann連桿機(jī)構(gòu)，如圖所示。 Klann連桿是一種平面機(jī)構(gòu)，旨在模擬腿部動(dòng)物的步態(tài)并起到車輪更換的作用。連桿包括框架，曲柄，兩個(gè)接地?fù)u桿和兩個(gè)通過(guò)樞軸連接連接的連接器。它由Joe Klann于1994年開發(fā)。 Klann連桿提供了更先進(jìn)的步行車的許多好處，它可以跨越路緣，爬樓梯，或進(jìn)入目前無(wú)法通過(guò)車輪進(jìn)入

2、的區(qū)域?；靖拍?.51. 按自由度的數(shù)目進(jìn)行分類,存在三個(gè)自由度的平面六桿機(jī)構(gòu)。 我們都知道自由度是:機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件之間應(yīng)具有確定的相對(duì)運(yùn)確,顯然,不能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的一堆構(gòu)件難以用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng),為了使組合起來(lái)的構(gòu)件能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)并具有運(yùn)動(dòng)確定性,有必要探討機(jī)構(gòu)自由度各機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。F：自由度；N：活動(dòng)構(gòu)件(含有機(jī)架)；pl：低副；ph：高副；公式為:F=3（N-1）-(2pl+ph); 由于平面機(jī)構(gòu)中一般不含有高副,所以平面六桿機(jī)構(gòu)的自由度F=3（N-1）-2Pl。當(dāng)自由度為3時(shí)可得出構(gòu)架和低副的幾種構(gòu)型(N，PL )（6，6）（8，9）（10，12）一、基本概念及設(shè)計(jì)平

3、面六桿機(jī)構(gòu)的分類2. 根據(jù)閉環(huán)個(gè)數(shù)進(jìn)行分類。在我們一般生產(chǎn)生活中,我們一般是用自由度數(shù)來(lái)區(qū)分的平面六桿機(jī)構(gòu),但是用這種方法不利于我們生活中的應(yīng)用。;.6一、基本概念及設(shè)計(jì)平面六桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性 四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)制造比較方便，但在性能上存在較大局限性（機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角和行程速度變化系數(shù)等），平面六桿機(jī)構(gòu)相對(duì)于四桿機(jī)構(gòu)有以下優(yōu)勢(shì)：1）可以獲得較小的運(yùn)動(dòng)占據(jù)空間，如汽車車庫(kù)門使用六桿機(jī)構(gòu)2）可獲得有利的傳動(dòng)角，窗戶啟閉機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)洗衣機(jī)的攪拌機(jī)構(gòu)3）獲得較大的機(jī)械利益，鍛壓設(shè)備中的六桿肘桿機(jī)構(gòu)（用于破碎機(jī)中）4）改變從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性，插齒機(jī)構(gòu)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使用六桿機(jī)構(gòu)，滿足急回特性要求5）可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)從動(dòng)件

4、帶停歇的運(yùn)動(dòng)：利用連桿曲線上的近似圓弧或直線部分實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)停歇（單停歇和雙停歇機(jī)構(gòu)）利用兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)在極位附近串接來(lái)實(shí)現(xiàn)近似的運(yùn)動(dòng)停歇6）擴(kuò)大機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的行程，調(diào)節(jié)從動(dòng)件的行程7）實(shí)現(xiàn)特定要求下的平面引導(dǎo)，如六桿車輪懸掛系統(tǒng);.7一、基本概念及設(shè)計(jì)平面六桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題 1.實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置（又稱剛體引導(dǎo)）。既要求連桿機(jī)構(gòu)能夠引導(dǎo)某構(gòu)件按規(guī)定順序能夠經(jīng)過(guò)給定的若干位置。 2.實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律(又稱函數(shù)生成),即要求原、從動(dòng)件應(yīng)該滿是已知的若干組的對(duì)應(yīng)位置關(guān)系,包括滿足一定的急回特性要求,或在原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定時(shí),從動(dòng)件能夠按照給的定規(guī)律運(yùn)動(dòng)。 3.實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡(又稱軌跡生成),即要求選桿機(jī)構(gòu)

5、中在作平面運(yùn)動(dòng)時(shí)構(gòu)件上某一點(diǎn)要能夠沿著給定的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。;.8一、基本概念及設(shè)計(jì)球面四連桿機(jī)構(gòu)，所有旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的軸線相交于一點(diǎn)。球面六連桿機(jī)構(gòu)，所有旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的軸線相交于一點(diǎn)。;.9一、基本概念及設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)鏈有瓦特鏈和斯蒂芬森鏈兩種瓦特鏈斯蒂芬森鏈;.10一、基本概念及設(shè)計(jì)瓦特型這種六連桿機(jī)構(gòu)具有瓦特拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)四桿環(huán)。瓦特型有兩種形式，即瓦特、型 。如果考慮從六個(gè)二元鏈接構(gòu)造六邊形，其中七個(gè)接頭中的六個(gè)形成其頂點(diǎn)。添加第七個(gè)接頭以連接六邊形的兩側(cè)以形成具有兩個(gè)三元鏈接的六條鏈接。;.11一、基本概念及設(shè)計(jì)瓦特型瓦特型瓦特型;.12一、基本概念及設(shè)計(jì)這樣創(chuàng)建的兩個(gè)三元鏈接，由一個(gè)或多個(gè)二進(jìn)制

6、鏈接分隔。這種六連桿機(jī)構(gòu)具有Stephenson拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。Stephenson連桿的六桿和七個(gè)關(guān)節(jié)包括一個(gè)四桿環(huán)和一個(gè)五桿環(huán)一個(gè)四桿環(huán)和一個(gè)五桿環(huán)。 它有兩個(gè)三元鏈接，由二進(jìn)制鏈接分隔。 兩個(gè)三元鏈路不像Watt拓?fù)淠菢油ㄟ^(guò)接頭彼此連接，通過(guò)二進(jìn)制鏈接分隔。斯蒂芬森有三種形式，取決于被選為框架的鏈接，表示為斯蒂芬森、型 。前述Klann鏈接即為斯蒂芬森結(jié)構(gòu)。首先將五個(gè)二進(jìn)制鏈接組裝成五邊形來(lái)構(gòu)造六連桿機(jī)構(gòu)，五邊形使用七個(gè)關(guān)節(jié)中的五個(gè)。然后通過(guò)添加連接五邊形兩側(cè)的二進(jìn)制鏈接來(lái)完成連接。斯蒂芬森型;.13一、基本概念及設(shè)計(jì)斯蒂芬森型斯蒂芬森型斯蒂芬森型;.14一、基本概念及設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)瓦特鏈和斯蒂

7、芬鏈進(jìn)行分析可以看出，六桿機(jī)構(gòu)實(shí)際上是由一個(gè)二桿組和一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組合而成，兩者之間的區(qū)別就在于二桿組與四桿機(jī)構(gòu)的連接方式的不同。 如果二桿組連接在與四桿機(jī)構(gòu)相鄰的兩個(gè)連桿上則形成 Watt 運(yùn)動(dòng)鏈型六桿機(jī)構(gòu)，如果二桿組連接在四桿機(jī)構(gòu)相隔的兩個(gè)連桿上則會(huì)形成 Stephenson 運(yùn)動(dòng)鏈型六桿機(jī)構(gòu)。 ;.15一、基本概念及設(shè)計(jì)由 W可演繹出帶有一個(gè)輸出滑塊 P 為執(zhí)行構(gòu)件的機(jī)構(gòu) W1P 和 W6(3)P 如 圖 2-1 中（a）、（b）所示，同時(shí) S也可演繹出帶有一個(gè)輸出滑塊 P 為執(zhí)行構(gòu)件的 機(jī)構(gòu) S6P 和 S4(3)P 如圖 2-2 中（a）、（b）所示。 圖 2-1 帶有一個(gè)輸出移動(dòng)副的

8、 W型六桿機(jī)構(gòu)圖 2-2 帶有一個(gè)輸出移動(dòng)副的 S型六桿機(jī)構(gòu)(1) 含有一個(gè)輸出移動(dòng)副的六桿機(jī)構(gòu);.16一、基本概念及設(shè)計(jì)(2) 含有兩個(gè)移動(dòng)副的平面六桿機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)為輸出移動(dòng)副 如果機(jī)構(gòu)中的一構(gòu)件同時(shí)被三個(gè)相同的約束所作用，則其自由度等于零，并且也不可以變換為移動(dòng)副，因此 W運(yùn)動(dòng)鏈型式中的構(gòu)件 1 和 S運(yùn)動(dòng)鏈型式中的 構(gòu)件 1 不能轉(zhuǎn)換為移動(dòng)副。 對(duì)于 W運(yùn)動(dòng)鏈型式，其中 3(6)作為輸出移動(dòng)副，6(3)作為原動(dòng)件，那么只 有 4(5)能轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿?dòng)副，與之相對(duì)應(yīng)的典型機(jī)構(gòu)為 W3(6)P4(5)P 和 W 3(6)P5(4)P，如圖 2-3 中（a）、（b）所示。 圖 2-3 帶有兩個(gè)輸

9、出移動(dòng)副的 W型六桿機(jī)構(gòu);.17一、基本概念及設(shè)計(jì)(2) 含有兩個(gè)移動(dòng)副的平面六桿機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)為輸出移動(dòng)副 對(duì)于 S運(yùn)動(dòng)鏈型式機(jī)構(gòu)，3（4）、6 其中必須有一個(gè)作為輸出移動(dòng)副，同時(shí) 構(gòu)件 1 不可以被替換為移動(dòng)副，在 S5P6P 機(jī)構(gòu)當(dāng)中，兩構(gòu)件 5 與 6 的運(yùn)動(dòng)類型 能夠表達(dá)為相對(duì)移動(dòng)或相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。其中兩構(gòu)件相對(duì)移動(dòng)結(jié)構(gòu)形式的機(jī)構(gòu)為 S 5P6P、S6P4（3）P 和 S3（4）P5P，如圖 2-4 中（a）、（b）和（c）所示。 圖 2-4 帶有兩個(gè)輸出移動(dòng)副的 S型六桿機(jī)構(gòu);.18一、基本概念及設(shè)計(jì)(3) 含有三個(gè)移動(dòng)副的六桿機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)為輸出的移動(dòng)副對(duì)于 W運(yùn)動(dòng)鏈型式，其中 3（6

10、）必須有一個(gè)作為原動(dòng)件，則構(gòu)件 5、6 的聯(lián) 接可表示成相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或相對(duì)移動(dòng)，其中以 3 作為原動(dòng)件，那么 6 作為輸出移動(dòng)副， 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 2-5 中（a）、（b）所示。 圖 2-5 W6P5P4P 型六桿機(jī)構(gòu) ;.19一、基本概念及設(shè)計(jì)(3) 含有三個(gè)移動(dòng)副的六桿機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)為輸出的移動(dòng)副對(duì)于 S運(yùn)動(dòng)鏈型式，3（4）、6 其中必須有一個(gè)構(gòu)件作為原動(dòng)件，假定構(gòu)件 4 為原動(dòng)件，6 為六桿機(jī)構(gòu)輸出滑塊，那么 4132 可以組成偏置滑塊機(jī)構(gòu)型式，與之 相對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 2-6 中（a）、（b）所示。 圖 2-14 S6P5P3（4）P 六桿機(jī)構(gòu);.20一、基本概念及設(shè)計(jì)(3) 含有

11、三個(gè)移動(dòng)副的六桿機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)為輸出的移動(dòng)副圖 2-7 S3P4P5P 六桿機(jī)構(gòu)當(dāng)構(gòu)件 6 為原動(dòng)件，3 為輸出移動(dòng)副滑塊時(shí)與之相對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2-7 中（a）、（b）所示。;.21二、平面六桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用;.22牛頭刨床牛頭刨床屬于切削加工設(shè)備,利用循環(huán)運(yùn)動(dòng)的刀具切割在機(jī)床上固定的工作部件,滑枕帶著刨刀,作直線循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的刨床,因?yàn)槠浠砬岸说牡都芡庑闻c牛頭相類似,因此而得名,稱為牛頭刨床,在之前采用的是半自動(dòng)化的切削,這種方法切削慢,工作效率低,并且工作后的工件成品質(zhì)量較差,采用六桿機(jī)構(gòu)的牛頭刨床后,其效率有很大提高,不需要工人費(fèi)力,只需國(guó)定好工作部件就可以了,而且成品質(zhì)量有很大的提

12、高。二、平面六桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用;.23顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī):顎式破碎機(jī)主要是進(jìn)行將大塊的礦山礦石或者大塊的物料進(jìn)行破碎,使其便于運(yùn)輸和使用,顎式碎機(jī)機(jī)構(gòu)中采用的就是利用平面六桿機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。二、平面六桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用;.24顎式破碎機(jī)二、平面六桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用四桿鉸鏈?zhǔn)筋€式破碎機(jī)六桿鉸鏈?zhǔn)筋€式破碎機(jī);.25二、二、平面六桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用在我們生活中,汽車已經(jīng)變得非常普遍,在現(xiàn)在汽車中,汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)目前還是采用的平面四桿機(jī)構(gòu),雖然現(xiàn)在平面四桿機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單且應(yīng)用已經(jīng)很廣,但是四桿機(jī)構(gòu)的性能有較大的局限性.而采用平面六桿機(jī)構(gòu)的話,雖說(shuō)六桿機(jī)構(gòu)的涉及較為復(fù)雜,但是六桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)多,性能有很大的提高,所以采用平面

13、六桿機(jī)構(gòu)代替平面四桿機(jī)構(gòu)為汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可以更好的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu);.26在工廠里的生產(chǎn)中,我們會(huì)經(jīng)需用到插床,插床是種應(yīng)用豐常廣泛的普通機(jī)床,通過(guò)插刀的上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)完成對(duì)鍵槽和型孔的插削工作,特別適用于加工不通孔或有障礙臺(tái)肩的內(nèi)孔鍵槽，而且插床中的六桿機(jī)構(gòu)是以雙曲的機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,從而可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并與插刀相連,實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)。插床機(jī)構(gòu)二、平面六桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用;.27三、研討總結(jié);.28三、研討總結(jié)平面六桿機(jī)構(gòu)不僅在眾多工業(yè)生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用，而且在其他領(lǐng)域方面如人造衛(wèi)是,航空航天中太陽(yáng)能的展開機(jī)構(gòu).還有人體假肢機(jī)構(gòu)中采用的就是平面六桿機(jī)構(gòu)。金屬加工機(jī)床、起重運(yùn)輸機(jī)械,

14、采礦機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、交通運(yùn)輸機(jī)械和儀表等都應(yīng)用到了平面六桿機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)如下：;.291.優(yōu)點(diǎn)（除所有連桿機(jī)構(gòu)都具備的優(yōu)勢(shì)外）：（1） 可以獲得較小的運(yùn)動(dòng)所占空間，如汽車車庫(kù)門啟閉機(jī)構(gòu)當(dāng)采 用四桿機(jī)構(gòu)時(shí)，庫(kù)門運(yùn)動(dòng)要占據(jù)較大的空間位置，且機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能不理想。若采用六桿機(jī)構(gòu)，上述情況就會(huì)獲得很大改善；（2）可取得有利的傳動(dòng)角：當(dāng)從動(dòng)件的擺角過(guò)大，或者機(jī)構(gòu)的外廓尺寸，或鉸鏈布置的位置遭受到限制時(shí)，若還采取用四桿機(jī)構(gòu)往往不能獲得有利的傳動(dòng)角。如窗戶啟閉機(jī)構(gòu)，若用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，雖能滿足窗戶啟閉的其他要求，但在窗戶全開位置，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角為0度，窗戶的啟閉均不方便。若改用六桿機(jī)構(gòu)，則問(wèn)題可獲得較好解決。三、研討總結(jié);.30三、研討總結(jié)2.缺點(diǎn)：（1）由于在六桿機(jī)構(gòu)中，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要經(jīng)過(guò)中間構(gòu)件進(jìn)行傳遞，因此傳動(dòng)路線較長(zhǎng)，在傳遞過(guò)程中會(huì)有很大的過(guò)程中能量的損失，易產(chǎn)生較大的誤差累積，從而會(huì)使機(jī)械效率降低；（2）在六桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中，連桿和滑塊在運(yùn)動(dòng)中由于會(huì)產(chǎn)生的慣性力且難用一般平衡的方法加以消除，所以連桿機(jī)構(gòu)不適合用于高速運(yùn)動(dòng)；