機(jī)械原理第八章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)ppt課件

1、第八章第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)8-1 8-1 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)8-2 8-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和運(yùn)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和運(yùn)用8-3 8-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的根本知識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的根本知識(shí)8-4 8-4 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)8-5 8-5 多桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu)常用其所含的桿數(shù)而命名， 故此類機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為連桿機(jī)構(gòu)。8-1 8-1 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)1.運(yùn)用舉例契貝謝夫四足步行機(jī)構(gòu)圖片、動(dòng)畫2.連桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)此類機(jī)構(gòu)的共同特點(diǎn)：l機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件1和從動(dòng)件3的運(yùn)動(dòng)都需求經(jīng)過連桿2來傳動(dòng)。l機(jī)構(gòu)中的

2、運(yùn)動(dòng)副普通均為低副。 故此類機(jī)構(gòu)也稱低副機(jī)構(gòu)。l連桿機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件多呈現(xiàn)桿的外形，故有四桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)等。例8-1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 故常稱構(gòu)件為桿。構(gòu)件多呈現(xiàn)桿的外形；可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)變換和運(yùn)動(dòng)規(guī)律；連桿曲線外形豐富，可滿足各種軌跡要求。缺陷：運(yùn)動(dòng)鏈長，累積誤差大，效率低；慣性力難以平衡，動(dòng)載荷大，不宜用于高速運(yùn)動(dòng)；普通只能近似滿足運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求。連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)(2/2)3.傳動(dòng)特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)副普通為低副；優(yōu)點(diǎn)：8-2 8-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和運(yùn)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和運(yùn)用1.四桿機(jī)構(gòu)的類型1根本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu)2演化方式 其他型式的四桿機(jī)構(gòu)可以以為是由根本型式的四

3、桿機(jī)構(gòu)演化而來的， 其演化方法有：1改動(dòng)構(gòu)件的外形及運(yùn)動(dòng)尺寸2改動(dòng)運(yùn)動(dòng)副的尺寸曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)逆平行四邊形機(jī)構(gòu)例8-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的倒置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的倒置雙滑塊機(jī)構(gòu)的倒置4運(yùn)動(dòng)副元素的逆換2.四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)用1根本型式四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)用2演化型式四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和運(yùn)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和運(yùn)用(2/2)3選用不同的構(gòu)件為機(jī)架即機(jī)構(gòu)的倒置8-3 8-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的根本知識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的根本知識(shí)1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件最短桿長度最長桿長度其他兩桿長度之和； 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(jī)構(gòu)有曲柄的條件最短桿為連架桿或機(jī)架。例8-3

4、 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1周轉(zhuǎn)副的條件1各桿長度滿足桿長條件其中第一個(gè)條件稱為桿長條件。各桿長度應(yīng)滿足桿長條件；2各桿長度不滿足桿長條件 此時(shí)不論以何桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 那么機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)； 當(dāng)最短桿為連架桿時(shí)，假設(shè)各桿長度不滿足桿長條件， 那么機(jī)構(gòu)無周轉(zhuǎn)副，例8-4 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：連架桿長度偏距連桿的長度；連架桿為最短桿。對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：連架桿長度連桿的長度；連架桿為最短桿。平面四桿機(jī)構(gòu)的根本知識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的根本知識(shí)(2/5)那么機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；當(dāng)最短桿的相對(duì)桿為機(jī)架時(shí)， 當(dāng)最短桿為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。結(jié)論：假設(shè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長

5、度滿足桿長條件，2.急回運(yùn)動(dòng)和行程速度變化系數(shù)1急回運(yùn)動(dòng) 當(dāng)自動(dòng)件曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)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(yùn)動(dòng)特性稱為急回運(yùn)動(dòng)。2行程速度變化系數(shù)Kv2v1K =180 180 =結(jié)論且 角越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回性質(zhì)也越顯著。例8-5 牛頭刨床機(jī)構(gòu)當(dāng)機(jī)構(gòu)存在極位夾角 時(shí)，機(jī)構(gòu)便具有急回運(yùn)動(dòng)特性；例8-6 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)例8-7 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的根本知識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的根本知識(shí)(3/5)3雙曲柄機(jī)構(gòu)的行程速度變化系數(shù)1111360360ooomK 設(shè)曲柄AB勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在連桿BC與AD平行的兩位置，兩曲柄的角速度相等，即3/11。 當(dāng)曲柄從AB1轉(zhuǎn)到

6、AB2位置，自動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過1，從動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)過1，此為慢轉(zhuǎn)階段，從動(dòng)曲柄平均角速度為o= 11/1。 當(dāng)曲柄從AB2轉(zhuǎn)到AB1位置，為快轉(zhuǎn)階段，從動(dòng)曲柄平均角速度為m= (360-1)1/(360- 1)。故雙曲柄機(jī)構(gòu)的行程速度變化系數(shù)為AC1DB1B2C221311 連桿BC與從動(dòng)件CD之間所夾的銳角 稱為四桿機(jī)構(gòu)在此位置的傳動(dòng)角。且 90 90 最小傳動(dòng)角確實(shí)定： 對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)， min出如今自動(dòng)件曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一。為了保證機(jī)構(gòu)傳力性能良好，應(yīng)使min40 50。3四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角 對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，以搖桿CD為自動(dòng)件，那么當(dāng)連桿與從動(dòng)件曲柄共線時(shí)，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角0， 這時(shí)自動(dòng)件CD

7、 經(jīng)過連桿作用于從動(dòng)件AB上的力恰好經(jīng)過其回轉(zhuǎn)中心，出現(xiàn)了不能使構(gòu)件AB 轉(zhuǎn)動(dòng)的“頂死 景象， 機(jī)構(gòu)的這種位置稱為“死點(diǎn)。4.死點(diǎn)例8-9 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)例8-10 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)例8-8 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的根本知識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的根本知識(shí)(4/5)1抑制死點(diǎn)的方法 1利用安裝飛輪加大慣性的方法，借慣性作用使機(jī)構(gòu)闖過死點(diǎn)。 2采用將兩組以上的同樣機(jī)構(gòu)組合運(yùn)用，且使各組機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置相互錯(cuò)開陳列的方法。2死點(diǎn)的運(yùn)用例8-11 飛機(jī)起落架收放機(jī)構(gòu)例8-12 折疊式桌的折疊機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的根本知識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的根本知識(shí)(5/5)5連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)延續(xù)性8-4 8-4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)

8、的設(shè)計(jì)1. 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本問題例8-13 流量指示機(jī)構(gòu)例8-14 牛頭刨床機(jī)構(gòu)2滿足預(yù)定的連桿位置要求 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本問題是根據(jù)給定的要求選定機(jī)構(gòu)的型式，確定各構(gòu)件的尺寸，同時(shí)還要滿足構(gòu)造條件、動(dòng)力條件和運(yùn)動(dòng)連續(xù)條件等。1滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求即滿足兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置要求又稱實(shí)現(xiàn)函數(shù)的問題)；即要求連桿能占據(jù)一系列預(yù)定位置例8-15 小型電爐爐門的開閉機(jī)構(gòu)滿足給定行程速比系數(shù)K的要求等。又稱剛體導(dǎo)引問題。3滿足預(yù)定的軌跡要求 圖解法、解析法和實(shí)驗(yàn)法。 即要求在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中，連桿上某些點(diǎn)的軌跡能滿足預(yù)定的軌跡要求。 例8-16 鶴式起重機(jī)例8-17 攪拌機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有

9、：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)(2/6)2. 用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)ABCD固定鉸鏈 A、D ：活動(dòng)鉸鏈 B、C ： 圓心 圓或圓弧BiCii =1、2、NEiFi圖解設(shè)計(jì)問題作圖求解各鉸鏈中心的位置問題。各鉸鏈間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系：2.1 圖解設(shè)計(jì)的根本原理平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(3/6) 接下來，將原機(jī)構(gòu)的各位置的構(gòu)型均視為剛體，并向某一選定位置相對(duì)挪動(dòng)，使新機(jī)架的各桿位置重合，便可得新連桿相對(duì)于新機(jī)架的各個(gè)位置，即實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的倒置。 這樣，就將求活動(dòng)鉸鏈的位置問題轉(zhuǎn)化為求固定鉸鏈的位置問題了。這種方法又稱為反轉(zhuǎn)法。 為了求活動(dòng)鉸鏈的位置，可將待求活動(dòng)鉸鏈所在的桿視作新機(jī)架，而

10、將其相對(duì)的桿視為新連桿。機(jī)構(gòu)的倒置原理平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(4/6)2.2圖解設(shè)計(jì)的詳細(xì)方法1按連桿預(yù)定的位置設(shè)計(jì)1知活動(dòng)鉸鏈中心的位置2知固定鉸鏈中心的位置求解條件討論：當(dāng)N3時(shí)，當(dāng)N2時(shí)，當(dāng)N4時(shí)，當(dāng)N5時(shí)，2按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1知兩連架桿三對(duì)對(duì)應(yīng)位置2知兩連架桿四對(duì)對(duì)應(yīng)位置有獨(dú)一解；有無窮多解；能夠有無窮多解；能夠有解或無解；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)(5/6)3按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)例8-18 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)例8-19 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)例8-20 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)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)(6/6)3. 用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1按預(yù)定

11、的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)1按預(yù)定的兩連架桿對(duì)應(yīng)的位置設(shè)計(jì)2按期望函數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)*2按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)3按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)*例8-21 例8-224. 用實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)*1按兩連架桿的多對(duì)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)2按預(yù)定的軌跡設(shè)計(jì)8-5 8-5 多桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)1.多桿機(jī)構(gòu)的功用1獲得有利的傳動(dòng)角2獲得較大的機(jī)械利益3改動(dòng)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性4實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件帶停歇的運(yùn)動(dòng)5擴(kuò)展機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的行程6使機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的行程可調(diào)7實(shí)現(xiàn)特定要求下的平面導(dǎo)引 結(jié)論 由于多桿機(jī)構(gòu)的尺度參數(shù)較多，因此它可以滿足更為復(fù)雜的或?qū)崿F(xiàn)更加準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求和軌跡要求。但其設(shè)計(jì)也較困難。1多桿機(jī)構(gòu)的分類1按桿數(shù)分五桿、六桿、八桿機(jī)構(gòu)等；2按自在度分單自在度、兩自在度和三自在度多桿機(jī)構(gòu)。2六桿機(jī)構(gòu)的分類1瓦特Watt型，有型、型兩種。多桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)(2/3)2.多桿機(jī)構(gòu)的類型a)