連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)ppt課件

1、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) 第八章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)8-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用 8-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)曲柄存在條件曲柄存在條件急回特性及行程速比系數(shù)急回特性及行程速比系數(shù)四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角、壓力角及死點(diǎn)四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角、壓力角及死點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連續(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)的設(shè)計(jì)本講重點(diǎn)：本講重點(diǎn)：四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的圖解法四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的圖解法本講難點(diǎn)：本講難點(diǎn)：圖解法中反轉(zhuǎn)原理的應(yīng)用圖解法中反轉(zhuǎn)原理的應(yīng)用前前述述內(nèi)內(nèi)容容復(fù)復(fù)習(xí)習(xí)8-4

2、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)一、平面連桿設(shè)計(jì)的基本問題一、平面連桿設(shè)計(jì)的基本問題1. 1. 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)根據(jù)給定的設(shè)計(jì)要求選定機(jī)構(gòu)型式；根據(jù)給定的設(shè)計(jì)要求選定機(jī)構(gòu)型式；確定各構(gòu)件尺寸，并要滿足結(jié)構(gòu)條件、動(dòng)力條件和運(yùn)動(dòng)確定各構(gòu)件尺寸，并要滿足結(jié)構(gòu)條件、動(dòng)力條件和運(yùn)動(dòng)連續(xù)條件等。連續(xù)條件等。2. 2. 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的三大類基本命題平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的三大類基本命題滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求滿足預(yù)定的連桿位置要求滿足預(yù)定的連桿位置要求滿足預(yù)定的軌跡要求滿足預(yù)定的軌跡要求滿足兩連架桿轉(zhuǎn)角的預(yù)定對(duì)應(yīng)位置關(guān)系要求的機(jī)構(gòu)示例滿足兩連

3、架桿轉(zhuǎn)角的預(yù)定對(duì)應(yīng)位置關(guān)系要求的機(jī)構(gòu)示例車門開閉機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角應(yīng)大小相設(shè)計(jì)時(shí)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角應(yīng)大小相等，方向相反，以實(shí)現(xiàn)車門的起閉等，方向相反，以實(shí)現(xiàn)車門的起閉滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求機(jī)構(gòu)示滿足預(yù)定運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要求機(jī)構(gòu)示例例對(duì)數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)對(duì)數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)近似再現(xiàn)函數(shù)近似再現(xiàn)函數(shù) y = log x的 平 面 四 桿 機(jī) 構(gòu)的 平 面 四 桿 機(jī) 構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求連桿能依次點(diǎn)據(jù)一系列的設(shè)計(jì)時(shí)要求連桿能依次點(diǎn)據(jù)一系列的預(yù)定位置。預(yù)定位置。( (又稱為導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)又稱為導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ) ) 機(jī)構(gòu)示例機(jī)構(gòu)示例飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求機(jī)輪在放下和收起設(shè)計(jì)時(shí)要求機(jī)輪在放下和

4、收起時(shí)連桿時(shí)連桿BC占據(jù)圖示的兩個(gè)共線占據(jù)圖示的兩個(gè)共線位置。位置。 設(shè)計(jì)時(shí)要求在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中，連桿上某點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡。設(shè)計(jì)時(shí)要求在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中，連桿上某點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡。(又稱為軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)又稱為軌跡生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì))機(jī)構(gòu)示例機(jī)構(gòu)示例鶴式起重機(jī)鶴式起重機(jī)機(jī)構(gòu)示例機(jī)構(gòu)示例攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)3. 3. 設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法: 1: 1解析法解析法 2 2圖解法圖解法 3 3實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)法二、用圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、用圖解法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 1. 按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)要求2. 按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)給定連桿位置軌跡實(shí)現(xiàn)給定連桿位置軌

5、跡要求要求3. 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)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)實(shí)現(xiàn)給定連架實(shí)現(xiàn)給定連架桿位置軌跡要求桿位置軌跡要求 1. 按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：已知搖桿的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)要求：已知搖桿的長(zhǎng)度CD、擺角、擺角及行程速比系數(shù)及行程速比系數(shù)K。設(shè)計(jì)過程：設(shè)計(jì)過程：計(jì)算極位夾角：計(jì)算極位夾角：11180 KK 選定機(jī)構(gòu)比例尺，作出極位圖：選定機(jī)構(gòu)比例尺，作出極位圖：GFM N90- C1C2D P B1B2A聯(lián)聯(lián)C1C2，過，過C2 作作C1M C1C2 ；另過；另過C1作作 C2C1N=90- 射射線線C1N，交，交C1M于于P點(diǎn)；點(diǎn)；

6、以以C1P 為直徑作圓為直徑作圓I，則該圓上任一點(diǎn)均可則該圓上任一點(diǎn)均可作為作為A鉸鏈，有無窮鉸鏈，有無窮多解。多解。abACabAC 21設(shè)曲柄長(zhǎng)度為設(shè)曲柄長(zhǎng)度為a，連桿長(zhǎng)度為，連桿長(zhǎng)度為b，那，那么么:222121ACACbACACa C2B2C1B1 GFC1C2D B1B2A錯(cuò)位不連續(xù)問題錯(cuò)位不連續(xù)問題 90- P AE2aOaObC1C2D 欲得確定解，則需附加條件：欲得確定解，則需附加條件：(1)給定機(jī)架長(zhǎng)度給定機(jī)架長(zhǎng)度d；(2)給定曲柄長(zhǎng)度給定曲柄長(zhǎng)度a；(3)給定連桿長(zhǎng)度給定連桿長(zhǎng)度b(1)給定機(jī)架長(zhǎng)度給定機(jī)架長(zhǎng)度d的解：的解：(2)給定曲柄長(zhǎng)度給定曲柄長(zhǎng)度a的解：的解：作圖步

7、驟：作圖步驟：abACabAC 21證明：證明：aACAC221 22ACAEAEOOACaa (3)給定連桿長(zhǎng)度給定連桿長(zhǎng)度b的解：的解： 90- PE2b AC1C2D OaOb作圖步驟：作圖步驟：abACabAC 21證明：證明：bACAC221 22ACAEAEOOACbb 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已知條件：滑塊行程已知條件：滑塊行程H、偏距、偏距e和行程速比系數(shù)和行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)過程：設(shè)計(jì)過程：M N90- P B1B2A11180 KK C1C2有無窮多解有無窮多解abACabAC 21設(shè)曲柄長(zhǎng)度為設(shè)曲柄長(zhǎng)度為a，連桿，連桿長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為b，那么，那么:222121ACACbACA

8、Ca 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)對(duì)于擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)對(duì)于擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu), ,由于其導(dǎo)桿的擺角由于其導(dǎo)桿的擺角 剛好等于剛好等于其極位夾角其極位夾角，因此，只要給定曲柄長(zhǎng)度，因此，只要給定曲柄長(zhǎng)度LAB (LAB (或或給定機(jī)架長(zhǎng)度給定機(jī)架長(zhǎng)度LAD)LAD)和行程速比系數(shù)和行程速比系數(shù)K K就可以求得機(jī)就可以求得機(jī)構(gòu)。構(gòu)。分析：分析： 由于由于與導(dǎo)桿擺角與導(dǎo)桿擺角相等，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)相等，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄時(shí)，僅需要確定曲柄 a。計(jì)算計(jì)算180(K-1)/(K+1)；任選任選D作作mDn取取A點(diǎn)，使得點(diǎn)，使得AD=d, 那么那么: a = d sin(/2)知：機(jī)架長(zhǎng)度知：機(jī)架長(zhǎng)度d，K，設(shè)計(jì)此

9、機(jī)構(gòu)。，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。=mndAD=BADB2. 按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 已知連桿上兩活動(dòng)鉸鏈的中心已知連桿上兩活動(dòng)鉸鏈的中心B B、C C位置即已知位置即已知LBCLBC） 已知機(jī)架上固定鉸鏈的中心已知機(jī)架上固定鉸鏈的中心A、D位置即已知位置即已知LAD）已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置B1C1、B2C2 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置B1C1、B2C2 、B3C3，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置E1F1 、 E2F2

10、 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置E1F1、E2F2、E3F3 ，設(shè)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 已知連桿上兩活動(dòng)鉸鏈的中心已知連桿上兩活動(dòng)鉸鏈的中心B B、C C位置即已知位置即已知LBCLBC）已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置B1C1、B2C2 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)c12設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：b12設(shè)計(jì)分析：設(shè)計(jì)分析：鉸鏈和位置已知，固定鉸鏈和未鉸鏈和位置已知，固定鉸鏈和未知。鉸鏈和軌跡為圓弧，其圓心分別知。鉸鏈和軌跡為圓弧，其圓心分別為點(diǎn)和。和分別在為點(diǎn)和。和分別在B1B和和C1C的垂直平分線上。的

11、垂直平分線上。DAB1C1C2B2聯(lián)聯(lián)B1B，作垂直平分線，作垂直平分線b12鉸鏈鉸鏈聯(lián)聯(lián)C1C ，作垂直平分線，作垂直平分線c12鉸 鏈鉸 鏈 D有無窮多解有無窮多解ADLDCLABLlllADCDAB 11c23b23已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置B1C1、B2C2 、B3C3，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。b12c12AB1C1C2B2B3C3D唯一解唯一解ADLDCLABLlllADCDAB 11 已知機(jī)架上固定鉸鏈的中心已知機(jī)架上固定鉸鏈的中心A、D位置即已知位置即已知LAD）已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置E1F1 、

12、E2F2 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)ADE1F1E2F2設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法(或反轉(zhuǎn)法或反轉(zhuǎn)法)C2B2B2C2 12 12AB1C1DAB1C1D 12 12ADv轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法( (或反轉(zhuǎn)法或反轉(zhuǎn)法) )原理：原理： 其原理與取不同構(gòu)件為機(jī)架的其原理與取不同構(gòu)件為機(jī)架的演化方法稱為演化方法稱為“機(jī)構(gòu)倒置機(jī)構(gòu)倒置原理完全相同，即相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理完全相同，即相對(duì)運(yùn)動(dòng)不變?cè)?。?dāng)給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一不變?cè)怼．?dāng)給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一個(gè)共同的運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖然各構(gòu)件個(gè)共同的運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖然各構(gòu)件的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)改變了，但是各構(gòu)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)改變了，但是各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不發(fā)生變件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不發(fā)

13、生變化，亦即各構(gòu)件的相對(duì)尺寸不化，亦即各構(gòu)件的相對(duì)尺寸不發(fā)生改變。發(fā)生改變。 對(duì)轉(zhuǎn)化后的機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)對(duì)轉(zhuǎn)化后的機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與對(duì)原機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果是與對(duì)原機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果是完全一樣的，這樣就可以完全一樣的，這樣就可以將活動(dòng)鉸鏈位置的求解問將活動(dòng)鉸鏈位置的求解問題轉(zhuǎn)化為固定鉸鏈的求解題轉(zhuǎn)化為固定鉸鏈的求解問題。問題。 以以連連桿桿為為相相對(duì)對(duì)機(jī)機(jī)架架的的情情況況ADB2C2以連桿上任一線為相對(duì)機(jī)架的情況以連桿上任一線為相對(duì)機(jī)架的情況所得結(jié)果與以連桿為相對(duì)機(jī)架時(shí)相同，故設(shè)計(jì)時(shí)可以連桿上任所得結(jié)果與以連桿為相對(duì)機(jī)架時(shí)相同，故設(shè)計(jì)時(shí)可以連桿上任意線為相對(duì)機(jī)架進(jìn)行，結(jié)果相同。意線為相對(duì)機(jī)架進(jìn)行，結(jié)果相同。AB

14、1C1DAD 12 12C1B1ADE1F1E2F2AD已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置已知連桿在運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)位置E1F1 、 E2F2 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法( (或反轉(zhuǎn)法或反轉(zhuǎn)法) )的應(yīng)用的應(yīng)用有無窮多解有無窮多解1111CBLDCLABLlllBCCDAB ADE1F1已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置已知連桿上在運(yùn)動(dòng)過程中的三個(gè)位置E1F1、E2F2、E3F3 ，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)E2F2E3F3A2D2A3D3C1B1唯一解唯一解1111CBLDCLABLlllBCCDAB v反轉(zhuǎn)法或轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法的具體作圖方法反轉(zhuǎn)法或轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法的具體作圖方法為了不改

15、變反轉(zhuǎn)前為了不改變反轉(zhuǎn)前后機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，作圖時(shí)后機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，作圖時(shí)v將原機(jī)構(gòu)每一位置的各構(gòu)件之間的相對(duì)位置視為剛性體；將原機(jī)構(gòu)每一位置的各構(gòu)件之間的相對(duì)位置視為剛性體；v用作全等四邊形或全等三角形的方法，求出轉(zhuǎn)化后機(jī)構(gòu)的各用作全等四邊形或全等三角形的方法，求出轉(zhuǎn)化后機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件的相對(duì)位置。構(gòu)件的相對(duì)位置。這一方法又稱為這一方法又稱為“剛化剛化反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”。反轉(zhuǎn)作圖法只限于求解兩位置或三位置的設(shè)計(jì)問題反轉(zhuǎn)作圖法只限于求解兩位置或三位置的設(shè)計(jì)問題 3. 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)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)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法(或反轉(zhuǎn)法或反轉(zhuǎn)法)B

16、2C2AB1C1D 12 12以連架桿為相對(duì)機(jī)架以連架桿為相對(duì)機(jī)架按兩連架桿兩個(gè)對(duì)應(yīng)按兩連架桿兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿三個(gè)對(duì)應(yīng)按兩連架桿三個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問題：設(shè)計(jì)問題： 12B2A按兩連架桿兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)知：機(jī)架長(zhǎng)度知：機(jī)架長(zhǎng)度 LAD= d 兩連架桿對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角兩連架桿對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角12、12 。設(shè)計(jì)：四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：四桿機(jī)構(gòu) 12 l ld 12 121221B1B2C1B2- 12ADd有無窮多解有無窮多解1111CBLDCLABLlllBCCDAB 按兩連架桿三個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿三個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)C1C1B313_B2B B1 1A AD DC1C1C2C312131213請(qǐng)求出請(qǐng)求出B1討論：討論：1 、哪個(gè)構(gòu)件應(yīng)成為相對(duì)機(jī)架？、哪個(gè)構(gòu)件應(yīng)成為相對(duì)機(jī)架？2 、反轉(zhuǎn)角為哪個(gè)？、反轉(zhuǎn)角為哪個(gè)？12_E3E212131213B B1 1A AD DB2B3E1知：機(jī)架長(zhǎng)度知：機(jī)架長(zhǎng)度LAD、一連架桿長(zhǎng)度、一連架桿長(zhǎng)度 LAB及其起始位置、兩連架及其起始位置、兩連架桿對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角桿對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角