第5講 平面連桿機構(gòu)ppt課件

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

2、速度較低的場合。1 1、能實現(xiàn)多種運動形式。如：轉(zhuǎn)動，擺動，挪動，平面運動、能實現(xiàn)多種運動形式。如：轉(zhuǎn)動，擺動，挪動，平面運動2 2、運動副為低副：、運動副為低副：面接觸：面接觸： 承載能力大；承載能力大；便于潤滑。壽命長便于潤滑。壽命長幾何形狀簡單幾何形狀簡單便于加工，成本低。便于加工，成本低。3 3、缺陷：、缺陷：只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律；只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律；設(shè)計復雜；設(shè)計復雜；重點：平面四桿機構(gòu)的基本表示形式及其設(shè)計5-2 5-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及其演化鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及其演化 鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式ADAD：機架：機

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

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

5、演化 曲曲柄柄搖搖塊塊機機構(gòu)構(gòu)擺擺動動導導桿桿機機構(gòu)構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)變換構(gòu)變換構(gòu)件的形態(tài)件的形態(tài)5-2 5-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及其演化鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及其演化 擴大運動副尺寸擴大運動副尺寸5-3 5-3 平面四桿機構(gòu)的工作特性平面四桿機構(gòu)的工作特性 設(shè)計：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 平面四桿機構(gòu)的工作特性平面四桿機構(gòu)的工作特性 2.2.連架桿或機架之一為最短桿。連架桿或機架之一為最短桿。曲柄存在的條件：曲柄存在的條件：1. 1. 最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)其他兩桿長其他兩桿長度之和稱為桿長條件。度之和稱為桿長條件。若以最短桿件為機架，則構(gòu)成雙曲柄機若以最短桿件為機架，則構(gòu)成雙曲柄機構(gòu)；若以最短桿件相對的桿為機架，則構(gòu)；若以最短桿件相對的桿為機架，則構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)；若以最短桿任一相鄰構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)

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

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

9、足桿長條件，機構(gòu)無整時，由于不滿足桿長條件，機構(gòu)無整轉(zhuǎn)副，為雙搖桿機構(gòu)。轉(zhuǎn)副，為雙搖桿機構(gòu)。aBbADdCc5-3 5-3 平面四桿機構(gòu)的工作特性平面四桿機構(gòu)的工作特性 急回特性：急回特性：表示回程所用時間小于工作行程所用時間表示回程所用時間小于工作行程所用時間在曲柄搖桿機構(gòu)中，當曲柄與連桿兩次共線時，在曲柄搖桿機構(gòu)中，當曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩個極限位置，簡稱極位。搖桿位于兩個極限位置，簡稱極位。當曲柄以當曲柄以逆時針轉(zhuǎn)過逆時針轉(zhuǎn)過180180+時，搖桿從時，搖桿從C1DC1D位置擺到位置擺到C2DC2D。所花時間為所花時間為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 平面四桿機構(gòu)的工作特性平面四桿機構(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-時時, ,搖桿從搖桿從C2D,C2D,位置擺到位置擺到C1D,C1D,所花時間為所花時間為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動。搖桿的這種特性稱為急回運動。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)計新機械時，往往先給定設(shè)計新機械時，往往先給定K K值，于是值，于是: : 2212tCCV )180/(21CC121221tCCtCCADabdBBCC曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)的極位夾角的極位夾角5-3 5-3 平面四桿機構(gòu)的工作特性平面四桿機構(gòu)的工作特性 eABBCCdABBD曲柄滑塊機曲柄滑塊機構(gòu)極位夾角構(gòu)極位夾角擺動導桿機擺動導桿機構(gòu)極位夾角構(gòu)極位夾角5-3 5-3 平面四桿機構(gòu)的工作特性平面四桿機構(gòu)的工作特性 5-3 5-3 平面四桿機構(gòu)的工作特性平面四桿

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