曲柄搖桿機(jī)構(gòu)課件

第八章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)§8-1連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)

連桿機(jī)構(gòu)(linkages)是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)的共同特點(diǎn)是其原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)都要經(jīng)過(guò)一個(gè)不直接與機(jī)架相聯(lián)的中間構(gòu)件才能傳動(dòng)從動(dòng)件，這個(gè)不直接與機(jī)架相聯(lián)的中間構(gòu)件稱為連桿，而把具有連桿的這些機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為連桿機(jī)構(gòu)。

第八章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)1

優(yōu)點(diǎn)：

1)

其運(yùn)動(dòng)副為低副面接觸，壓力較小，可以承受較大的載荷。便于潤(rùn)滑，不易產(chǎn)生大的磨損，幾何形狀較簡(jiǎn)單，便于加工制造。2)從動(dòng)件能實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3)連桿上各不同點(diǎn)的軌跡是各種不同形狀的，從而可以得到各種不同形狀的曲線，我們可以利用這些曲線來(lái)滿足不同軌跡的要求。

缺點(diǎn)：

1)有較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)鏈，使連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的積累誤差，降低機(jī)械效率。2)連桿及滑塊的質(zhì)心都在作變速運(yùn)動(dòng)，它們所產(chǎn)生的慣性力難于用一般的平衡方法加以消除，增加機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷。所以連桿機(jī)構(gòu)一般不宜用于高速傳動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)：2連桿機(jī)構(gòu)在實(shí)際中用處較多，如圖8-1,a中的機(jī)械手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，圖8-1,b中的溜冰鞋剎車(chē)機(jī)構(gòu)和圖8-1,c中的夾子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖8-1，a圖8-1，b圖8-1，c連桿機(jī)構(gòu)在實(shí)際中用處較多，如圖8-1,a中3§8-2平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用

一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式

如圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)(所有運(yùn)動(dòng)副都是回轉(zhuǎn)副的四桿機(jī)構(gòu))是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，其他型式的四桿機(jī)構(gòu)可看作是在它的基礎(chǔ)上通過(guò)演化而成的。AD為機(jī)架，AB、CD為連架桿，BC為連桿。在連架桿中，能作整周回轉(zhuǎn)的稱為曲柄，只能在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)的則稱為搖桿?！?-2平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用41.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則此四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(carnk-rockermeghanism)；當(dāng)曲柄為原動(dòng)件，搖桿為從動(dòng)件時(shí)，可將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成搖桿的往復(fù)擺動(dòng)。若以搖桿為原動(dòng)件時(shí)，可將搖桿的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍恼苻D(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)在實(shí)際中多有應(yīng)用。如圖8-2，8-3所示。1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿中一個(gè)為曲柄5

2.雙曲柄機(jī)構(gòu)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)這架桿都是曲柄，則稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)(double-crankmechanism)。在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若其相對(duì)兩桿平行且相等，則成為平行四邊形機(jī)構(gòu)。3.雙搖桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中兩連架桿都是搖桿，則稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)(double-rockermechanism)。

圖8-7圖8-82.雙曲柄機(jī)構(gòu)3.雙6

二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式

1.改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸在圖8-9,圖b所示的曲線導(dǎo)軌的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可看成是由圖a所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中所演化而來(lái)。其中搖桿DC可由饒D點(diǎn)沿軌道β運(yùn)動(dòng)的滑塊3所替代。當(dāng)將搖桿3的長(zhǎng)度增至無(wú)窮大，則鉸鏈c運(yùn)動(dòng)的軌跡β將變?yōu)橹本€，而與之相應(yīng)的圖b中的曲線導(dǎo)軌將變?yōu)橹本€導(dǎo)軌，于是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)將演化成為常見(jiàn)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖8-9,d所示。其中圖c所示為具有一偏距e的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(offsetslider-crankmechanism)；圖b所示為沒(méi)有偏距的對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。圖8-9二、平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式圖8-97在圖8-9,d所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，由于鉸鏈B相對(duì)于鉸鏈c運(yùn)動(dòng)的軌跡為αα圓弧，所以如將連桿2作成滑塊形式，并使之沿滑塊3上的圓弧導(dǎo)軌αα運(yùn)動(dòng)(如圖8-10，a所示)，此時(shí)已演化成為一種具有兩個(gè)滑塊的四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)將圖8-9,d所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的連桿2的長(zhǎng)度增至無(wú)窮長(zhǎng)．則圓弧導(dǎo)軌α將成為直線，于是該機(jī)構(gòu)將演化成為圖8-10,b所示的所謂正弦機(jī)構(gòu)。

圖8-10在圖8-9,d所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，由于鉸鏈8

2.改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸

在圖8-11,a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄AB的尺寸較小時(shí)，由于結(jié)構(gòu)的需要，常將曲柄改作成如圖b所示的一個(gè)幾何中心不與回轉(zhuǎn)中心相重合的圓盤(pán)，此圓盤(pán)稱為偏心輪，這種機(jī)構(gòu)則稱為偏心輪機(jī)構(gòu)。

3.選用不同的構(gòu)件為機(jī)架圖6—19

圖8-12圖8-112.改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸圖8-12圖9在圖8-12,a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若改選構(gòu)件AB為機(jī)架，如圖b所示，則稱為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，如果導(dǎo)桿能作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，則稱為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。如果導(dǎo)桿僅能在某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)，則稱為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。如果在圖8-12,a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，改選構(gòu)件BC為機(jī)架(如圖c)，則將演化成為曲柄搖塊機(jī)構(gòu)。在圖8-12,a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中改選滑塊為機(jī)架(圖d)，則將演化為直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)。

在圖8-12,a所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，若改選10①最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和；②連架桿與機(jī)架中必有一桿為最短桿。一、曲柄存在條件cbda+￡+cadb+-￡)(badc+-￡)(曲柄存在條件§8-3有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識(shí)①最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和；一、曲11構(gòu)件1為機(jī)架取不同構(gòu)件為機(jī)架時(shí)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)型式構(gòu)件4為機(jī)架構(gòu)件2為機(jī)架構(gòu)件3為機(jī)架構(gòu)取不同構(gòu)件為機(jī)架時(shí)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)型式構(gòu)構(gòu)構(gòu)12二、急回特性極位夾角——當(dāng)從動(dòng)搖桿處于左、右兩極限位置時(shí)，主動(dòng)曲柄兩位置所夾的銳角θ搖桿的擺角——從動(dòng)搖桿兩極限位置間的夾角ψ急回特性——當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿往復(fù)擺動(dòng)的平均速度不同的運(yùn)動(dòng)特性。急回特性的相對(duì)程度，通常用v2

與v1的比值K來(lái)衡量，K稱為行程速比系數(shù)。二、急回特性極位夾角——當(dāng)從動(dòng)搖桿處于左、右急回特性—13行程速比系數(shù)K行程速比系數(shù)K14傳動(dòng)角γ——壓力角的余角。三、壓力角和傳動(dòng)角壓力角α——從動(dòng)件受力點(diǎn)（C點(diǎn)）的受力方向與受力點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角。設(shè)計(jì)條件如何確定γmin？傳動(dòng)角γ——壓力角的余角。三、壓力角和傳動(dòng)角壓力角α——從動(dòng)15γ

min可能發(fā)生在主動(dòng)曲柄與機(jī)架兩次共線（AB′，AB″）的位置之一處，即處?！鰽BD△BCD結(jié)論γmin可能發(fā)生在主動(dòng)曲柄與機(jī)架兩次共線（AB′，AB″16四、死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置——在搖桿CD為主動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，連桿BC與從動(dòng)曲柄AB出現(xiàn)兩次共線的位置。特征——γ=0°（α=90°）死點(diǎn)的缺陷死點(diǎn)的利用四、死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置——在搖桿CD為主動(dòng)件的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，17死點(diǎn)的缺陷順利通過(guò)死點(diǎn)位置的措施：①利用系統(tǒng)的慣性；②利用特殊機(jī)構(gòu)蒸汽機(jī)車(chē)驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)——利用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)——利用慣性死點(diǎn)的缺陷順利通過(guò)死點(diǎn)位置的措施：①利用系統(tǒng)的慣性；②利用特18死點(diǎn)的利用快速夾具飛機(jī)起落架死點(diǎn)的利用快速夾具飛機(jī)起落架19§8-4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

一、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題是根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選定機(jī)構(gòu)的型式，并確定其各構(gòu)件的尺度參數(shù)。為了使機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得合理、可靠，通常還需要滿足結(jié)構(gòu)條件(如要求存在曲柄、桿長(zhǎng)比適當(dāng)、運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)合理等)、動(dòng)力條件(如最小傳動(dòng)角)和運(yùn)動(dòng)連續(xù)條件等?！?-4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)20

根據(jù)機(jī)械的用途和性能要求等的不同，對(duì)連扦機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求是多種多樣的，但設(shè)計(jì)要求，一般可歸納為以下三類(lèi)問(wèn)題：

(1)滿足預(yù)定的連桿位置要求。(2)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求。(3)滿足預(yù)定的軌跡要求。

根據(jù)機(jī)械的用途和性能要求等的不同，對(duì)連扦機(jī)構(gòu)21二、圖解設(shè)計(jì)法（一）按照連桿的一系列位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1．按照連桿的二個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2．按照連桿的三個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)（二）按照連架桿的一系列對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（三）按行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

（四）按照連桿曲線設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)二、圖解設(shè)計(jì)法（一）按照連桿的一系列位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1．按22B1C1B2C2b12c12AD1．按照連桿的二個(gè)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)無(wú)窮多解B1C1B2C2b12c12AD1．按照連桿的二個(gè)位置設(shè)計(jì)四232．按照連桿的三個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ADB1C1B2C2B3C3b12c12b23c23唯一解2．按照連桿的三個(gè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ADB1C1B224（二）按照連架桿的一系列對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

反轉(zhuǎn)法的原理

按照連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（二）按照連架桿的一系列對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)法的原理25反轉(zhuǎn)法的原理按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)法的原理按兩連架桿預(yù)定的按連桿預(yù)定位置26按照連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)按照連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)27曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ppt課件28（三）按行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)常用設(shè)計(jì)步驟