滑塊的行程精品課件

1、滑塊的行程第1頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五參考文獻張策主編，機械原理與機械設計（下冊），機械工業(yè)出版社，2004濮良貴主編，機械設計，高等教育出版社，2006其他機械設計的相關書籍第2頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五 平面鉸鏈四桿機構的基本形式及其演化。 平面四桿機構的若干基本知識。 平面四桿機構的基本設計方法。本章重點第3頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五主要內容第一節(jié) 概述第二節(jié) 平面四桿機構的分類第三節(jié) 平面四桿機構曲柄存在的條件 和幾個基本概念第四節(jié) 平面四桿機構的設計第4頁，共90頁，2022年，5月20日，2

2、點16分，星期五第一節(jié) 概述一、平面連桿機構 由若干剛性構件用低副聯(lián)接而成的一種平面機構。作用： 傳遞運動、放大位移、改變位移的性質。 送料機構第5頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五攪拌機構第6頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五二、平面連桿機構的特點優(yōu)點 結構簡單，工作可靠，能實現(xiàn)多種運動規(guī)律和運動軌跡的要求；桿與桿間是低副聯(lián)接，接觸面積大、壓強小、磨損??；制造容易。 缺點 各構件因是低副聯(lián)接，存在間隙，傳動精度低；不適用于高速傳動。三、四連桿機構是最基本的平面連桿機構第7頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五第二節(jié) 平面四桿機構的

3、分類 機架4連桿2根據兩連架桿運動形式的不同進行分類五種基本類型12341連架桿1&3第8頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五一、 曲柄搖桿機構一個連架桿能作整周回轉運動-曲柄。 另一連架桿僅在一定角度范圍內擺動-搖桿。曲柄原動件，搖桿從動件 曲柄的連續(xù)轉動 搖桿的往復擺動 雷達天線的俯仰機構搖桿原動件，曲柄從動件 搖桿的往復擺動 曲柄的整周轉動 縫紉機踏板機構第9頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五 壓力P1、P2分別作用在兩個波紋管上，推動與波紋管固聯(lián)的軸1向右移動，驅動擺桿2，再經過曲柄搖桿機構ABCD，將搖桿AB的小轉角傳動放大為曲柄CD的大轉角

4、。 雙波紋管差壓計第10頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五二、雙曲柄機構兩連架桿均為曲柄，可作整周回轉運動。 慣性篩平行四邊形機構：相對兩桿平行且相等 兩曲柄以相同的角速度同向轉動，連桿作平移運動。 機車車輪聯(lián)動機構 平行機構1 平行機構2第11頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五三、雙搖桿機構兩連架桿均為搖桿，只能在有限范圍內徑往復擺動。飛機起落架機構 第12頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五鶴式起重機 E點走出一近似直線軌跡第13頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五四、曲柄滑塊機構 由曲柄搖桿機構演化而成。

5、演化過程 第14頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五曲柄滑塊機構型式:對心曲柄滑塊機構 偏置曲柄滑塊機構第15頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五應用彈簧管壓力表內燃機機械壓力機工作原理圖第16頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五五、導桿機構 由曲柄滑塊機構演變而來,曲柄為機架導桿第17頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五類型 a. 轉動導桿機構（桿1長度小于桿2） b. 擺動導桿機構（桿1長度大于桿2）1243第18頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五擺桿導桿導桿小型刨床第19頁，共90頁，2

6、022年，5月20日，2點16分，星期五應用 牛頭刨床傳動機構 ABCDE第20頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五 第三節(jié) 平面四桿機構曲柄存在條件 和幾個基本概念 一、曲柄存在的條件取決于機構各桿件的相對長度及機架的選擇第21頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五四桿機構曲柄存在的必要條件為： 1）曲柄、機架之一是最短桿 2）最短桿與最長桿的長度之和小于或等于 其余兩桿長度之和（桿長條件） 必須同時滿足，首先檢查第二個條件： 如果不滿足桿長條件，機構中不可能有曲柄，不管以哪個桿件為機架，只能構成雙搖桿機構。 第22頁，共90頁，2022年，5月20日，

7、2點16分，星期五 在滿足桿長條件的前提下：1. 若以最短桿為機架，則構成雙曲柄機構 2. 若以最短桿任一相鄰桿為機架，則構成曲柄搖桿機構。3. 若以最短桿相對的桿為機架，則構成雙搖桿機構。第23頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五二、壓力角與傳動角壓力角：從動件CD上C點所受作用力的方向與該點速度方向之間所夾的銳角。 越小，傳動效率越高。傳動角：連桿與從動件所夾的銳角，壓力角的余角。 90-， 越小，越大， 傳動效率越高。 一般 min40驅動力1-主動件第24頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五 曲柄搖桿機構的最小傳動角將出現(xiàn)在曲柄與機架兩次共線的位

8、置，比較即得min 。第25頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五三、死點位置 機構運轉時，搖桿為主動件，當連桿與從動件處于共線位置時，經連桿作用于從動件上的力F通過從動件的鉸鏈中心，使驅動從動件的有效分力為零，不論力F多大，都不能使從動件轉動。主動件第26頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五對于平行四邊形機構，當曲柄與連桿共線時，傳動角為零，同時整個機構的構件重合為一條直線，這時從動曲柄CD存在正、反轉兩種可能，稱為轉向點。 第27頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五克服死點、轉向點的方法 1在從動件上安裝轉動慣量大的飛輪。 縫紉機踏

9、板機構 第28頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五2相同機構錯位排列 汽車發(fā)動機第29頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五死點位置利用 利用死點位置實現(xiàn)特定的工作要求 1.飛機起落架機構 落地后作用力不會使 起落架反轉保證飛機安 全可靠降落。 第30頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五2.夾具夾緊機構 機構不會松脫 第31頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五3.開關機構 保證融點可靠接觸 第32頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五三行程速度變化系數(shù)急回特性 擺動導桿機構， 曲柄AB等速逆時針回轉

10、， 由BB”(1=180+), 由B”B(2=180-)，擺動角度同為，但12，故10有急回特征 0有急回特征第35頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五第四節(jié) 平面四桿機構的設計平面四桿機構設計-根據給定的運動條件，確定機構運動簡圖的尺寸參數(shù)。平面四桿機構設計，主要有兩類問題： 實現(xiàn)給定從動件的運動規(guī)律（位置，速度，加速度） 實現(xiàn)給定的運動軌跡平面四桿機構的設計方法 圖解法、實驗法、解析法第36頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五一、圖解法（一）按給定的行程速度變化系數(shù)設計四桿 機構 1.曲柄搖桿機構已知：曲柄搖桿機構中搖桿CD長度和擺動角max 、行程

11、速度變化系數(shù)K 設計：四桿機構第37頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五分析 圖示為要求設計的四桿機構的兩個極限位置，鉸鏈A的中心必在過C1、C2 兩點且圓周角等于的一個圓上。 第38頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五設計步驟1) 計算極位夾角180(K-1)/(k1)2) 按比例畫出過C1、C2點，且圓周角等于的圓。第39頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五3) 按其它條件在圓上確定鉸鏈A的位置4) 從圖中量取 =ba， =ba 曲柄長度 連桿長度第40頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五2. 偏置曲柄滑塊機構

12、已知滑塊行程S，偏距e及行程速度變化系數(shù)K，設計此偏置曲柄滑塊機構。第41頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五（二）按給定連桿的兩個或三個位置設計四 桿機構 已知：連桿BC的三個位置 設計的實質是確定固定鉸鏈A、D的位置B1、B2 、B3所在圓的圓心即為鉸鏈A位置。C1、C2 、 C3 所在圓的圓心即為鉸鏈D的位置。第42頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五若僅知道連桿BC的二個位置，可通過其它條件確定A、D位置第43頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五（三）按給定連架桿對應位置設計四桿機構已知:曲柄AB及其三個位置，機架AD的長度，

13、構件CD上某直線DE的三個位置。 第44頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五分析 本設計的實質是求活動鉸鏈C的第一個位置C1。 可通過連架桿AB對CD的相對運動來確定鉸鏈C的位置，即,將連架桿CD上某直線DE的第一個位置DE1當作機架不動，連架桿AB看作連桿,采用反轉法實現(xiàn)AB對CD的相對運動。第45頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五 步驟：1、將四邊形 分別剛性地繞D點反轉，使 分別與 重合，則得到構件AB對機架CD相對運動的三個位置 （圖中 未畫出）。 此時問題轉化為給定連桿三個位置設計四桿機構。2、作 的中垂線，則交點為 。第46頁，共90頁，2

14、022年，5月20日，2點16分，星期五E1第47頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五二. 解析法（一）鉸鏈四桿機構的傳動特性及設計（二）曲柄滑塊機構的傳動特性及設計 （三）正弦、正切機構的傳動特性及其設計 第48頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五 正弦機構正切機構第49頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五低副高代 正弦機構 正切機構第50頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五正弦機構的傳動特性 是非線性機構正切機構的傳動特性 是非線性機構 第51頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五應用奧氏測微

15、儀簡圖 立式光學比較儀簡圖 第52頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五正弦機構原理誤差 線性度盤 將sin 展開，取前兩項得 第53頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五正切機構原理誤差第54頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五設計原則合理選擇傳動型式高精度儀器儀表中，多采用正弦機構， 精度較低時一般采用正切機構。條件相同時，正弦機構的原理誤差是正切機構的1/2。測桿移動副的間隙對正弦機構精度沒有影響，但對正切機構影響大。正切機構的結構工藝性比正弦機構好第55頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五把工作角度限制在很小范

16、圍內，盡量增大參數(shù)a的長度 擺桿長度的調整，即采用參數(shù)a可調整的結構 第56頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五2)測量范圍一定情況下，參數(shù)a增大，則工作角度 減小，從而 減小3)采用參數(shù)a可調整的結構 正弦機構原理誤差的調整第57頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五正切機構原理誤差的調整第58頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五擺桿長度的調整結構 偏心調整結構螺釘調整結構第59頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五 彈性擺桿結構擺桿支撐間隙的影響與消除 第60頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五

17、錯誤的機構原點位置a)正弦機構 b)正切機構第61頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五 本章難點：本章難點是采用反轉法設計四桿機構 反轉法包含兩個概念： 1. 剛化 2. 反轉 剛化：將四桿機構運動中每一位置時各構件的相對位置固定起來，把此位置時的四個構件整體視為一個剛體。反轉：利用相對運動的原理，將各位置時的剛體 反方向轉動，使各位置選定的基線都與此基線的初始位置重合，將求活動鉸鏈中心的問題轉化為求固定鉸鏈中心的問題。第62頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五機械式測量儀表的組成靈敏元件傳動機構示數(shù)裝置ps將感受的物理量轉換為元件的變形位移。如：彈簧管

18、流體壓力 真空膜盒高空至地面的距離 雙金屬片溫度解析法設計曲柄滑塊機構第63頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五機械式測量儀表的組成靈敏元件傳動機構示數(shù)裝置ps指針，等分刻度度盤將靈敏元件位移傳動到指針第64頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五機械式測量儀表的組成靈敏元件傳動機構示數(shù)裝置ps 因靈敏元件的轉化特性存在誤差，故要求傳動機構： 具有調整環(huán)節(jié)以改變傳動比； 具有非線性補償功能，以校正敏感元件特性的非線性誤差。 曲柄滑塊機構作為傳動機構，可實現(xiàn)上述要求： 調整構件尺寸可改變傳動比； 曲柄滑塊機構傳動特性具有非線性，利用其非線性可以抵消靈敏元件非線

19、性誤差，使儀表測量精度滿足要求。 第65頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五解析法設計曲柄滑塊機構一、曲柄滑塊機構的傳動特性 滑塊位移S與曲柄轉角之間的關系稱為曲柄滑塊機構的傳動特性。 Sf()第66頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五ABCseab+00曲柄滑塊機構yxCO曲柄滑塊傳動特性方程第67頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五當滑塊為主動件時，機構的傳動比： 第68頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五為簡化計算，便于制成相應圖譜，特引入無量綱系數(shù)： 滑塊相對位移 連桿相對長度 相對偏距 代入曲柄滑塊特性傳

20、動方程得： 得相對傳動比：ia|=0=1第69頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五相對傳動比和絕對傳動比之間的關系第70頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五1若確定，則得ia- 圖譜曲柄滑塊機構的曲線1ia第71頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五二、非線性補償設計 舉例：壓力表設計中的曲柄滑塊機構 （一）壓力表設計任務要求： a. 測量范圍01Mpa b. 指針、度盤示數(shù)，度盤標度角270，等分刻度 c. 壓力表精度為1.5級解析法設計曲柄滑塊機構第72頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五壓力表測量允許誤差 1.

21、5級表測量允許誤差為：在測量范圍內任一壓力處測量值與標準值（標準表的示值）之差小于滿幅壓力pmax1.5%。 即儀表允許誤差為 1Mpa 1.5% 0.015Mpa第73頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五若壓力表示值曲線全部在兩條平行虛線內，儀表為合格。 圖中在滿幅壓力和中間一段壓力處測量誤差大于允許誤差，為不合格！P (Mpa )27010壓力表示值標準表示值測量允許誤差第74頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五（二）彈簧管特性 測量壓力的敏感元件彈簧管自由端封閉第75頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五 在被測壓力p的作用下，彈

22、簧管自由端沿固定方向產生直線位移s，該直線與自由端切線t-t成角，由彈簧管中心角0決定。即f (0)。 自由端位移s與壓力p成正比，即s=Ksp，故彈簧管具有線性轉換特性。R00OttspC第76頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五（三）線性傳動方案彈簧管齒輪傳動指針度盤ps(線性轉換)(線性傳動)(線性刻度)OttspC第77頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五 批量生產中的彈簧管特性離散度很大，并存在非線性，造成滿幅測量值或某一段測量值超差。而齒輪為恒定傳動比傳動，對傳動比沒有調整功能。故此方案不能滿足儀表測量精度要求。OttspC 第78頁，共90

23、頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五（四）加入曲柄滑塊機構進行非線性補償方案 采用二級放大傳動，第一級為曲柄滑塊機構，用于非線性補償，應按近似線性傳動特性設計機構參數(shù)；第二級為齒輪傳動。彈簧管齒輪指針度盤ps(線性轉換)(線性傳動)(線性刻度)曲柄滑塊(近似線性傳動)第79頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五曲柄滑塊機構設計的原始數(shù)據 滑塊最大位移smax： smax即彈簧管滿幅壓力 時位移。 曲柄工作轉角g： g=270/i2 i2 二級齒輪傳動比OttspC0eBAEab第80頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五曲柄滑塊機構的設計步驟 初步

24、選定曲柄滑塊 機構的、 的值，即 在 曲線譜中選定 一條曲線。ia =14Oia第81頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五曲柄滑塊機構設計步驟 確定曲柄滑塊機構的工作區(qū)間。因其傳動特性為近似線性，故工作區(qū)間在極值點附近。 以一定步長，利用式 搜索曲線極值點e。 第82頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五 以極值點e對稱分布找出初始角0(H點)和終止點 z(F點)，及對應的iaH 、 iaF。 有 0 e g/2 z e g/2eia =14Oia00ZiaFiaHHFg1第83頁，共90頁，2022年，5月20日，2點16分，星期五曲柄滑塊機構設計步驟 求機構參數(shù) 傳動比 i