第五部分平面连杆机构教学课件.ppt
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1、第五章 平面连杆机构 第一节 概述 第二节 铰链四杆机构的基本型式及其演 化 第三节 平面四杆机构曲柄存在的条件和 几 个基本概念 第四节 平面四杆机构的设计 (1)由若干刚性构件用低副联接而成的机构称为连杆机构 连杆机构又称为低副机构 一、定义与分类 第一节 概述 平面连杆机构: 构件用低副连接组成的平面机构. 平面四杆机构: 四个构件组成的最简单的平面机构. 铰链四杆机构:全部用回转副组成的平面四杆机构. (2)连杆机构可分为 空间连杆机构和 平面连杆机构 空间连杆机构平面连杆机构 二、连杆机构的优点 承受载荷大,便于润滑 制造方便,易获得较高的精度 两构件之间的接触靠几何封闭实现 实现多
2、种运动规律和轨迹要求 三、连杆机构的缺点 惯性力不易平衡 不易精确实现各种运动规律和轨迹要求 一、平面四杆机构的基本类型及应用 曲柄摇杆机构 基本类型: 第二节 铰链四杆机构的基本型式及其演化 曲柄摇杆机构 机架 连架杆 曲柄 连架杆 摇杆 连杆 周转副 周转副 摆转副 摆转副 双曲柄机构 双摇杆机构 二、铰链四杆机构的演化 人们认为所有的四杆机构都是由四杆机构的基本形式演化来得。 1、曲柄摇杆机构的演化 改变运动副类型 转动副变成移动副 e 改变构 件相对 尺寸 改变构件相对尺寸 e0 偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 2、双曲柄机构的演化 改变运动副类型 转动副变成移动副 转动导杆机构 改
3、变运动副类型 转动副变成移动副 双转块杆机构 改变构 件相对 尺寸 0 改变构 件相对 尺寸 3、双摇杆机构的演化 改变运动副类型 转动副变成移动副 移动导杆机构 改变运动副类型 转动副变成移动副 双滑块机构 0 改变构 件相对 尺寸 0 0 改变构 件相对 尺寸 4、曲柄滑块机构的演化 改变运动副类型 转动副变成移动副 改变构 件相对 尺寸 正弦机构 改变机架 定为机架 双滑块机构 平面四杆机构的演化方式 (2) 改变相对杆长 (3) 选不同构件作机架 (1) 改变运动副类型 转动副 移动副 一、曲柄存在的条件 1、铰链四杆机构有曲柄的条件 aa b c b c d 蓝色三角形成立 红色三角
4、形成立 第三节 平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念 a最短 abc d 该机构中构件a最短 ,构件a能否整周回 转? 最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和 最短杆是连架杆或机架 a最短 最短杆与最长杆之和小于等 于其它两杆长度之和 讨论 最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和 这是铰链四杆运动链有周转副的几何条件 a b c d 当最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和即 该式表明铰链四杆运动链有两个周转动副,并 且这两个周转副在最短杆的两端。 最短杆是连架杆或机架 a b c d 周转副 周转副 摆转副 摆转副 最短杆a是机架时,连架杆b,d都是曲柄 最短杆a是连架杆时,
5、b或者d是机架,a是曲柄 c是机架时,无曲柄 双曲柄机构 曲柄摇杆机构 双摇杆机构 双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构曲柄摇杆机构 若满足:若最短杆邻边为固定杆-曲柄摇杆机构 若最短杆为固定杆-双曲柄机构 若最短杆对边为固定杆-双摇杆机构 若不满足: -双摇杆机构 先判断是否满足杆长条件: 二、压力角和传动角 压力角:力F的作用线与力作用点绝对速度V所夹 的锐角称为压力角。 传动角:压力角的余角称为传动角 在其它条件不变的情况下压力角越小,作功W越 大 压力角是机构传力性能的一个重要指标,它是力的利用率 大小的衡量指标。 A B C D a b c d F Ft Fn 曲柄摇杆机构的压力角 A B
6、 C D a b c d F Ft Fn 越小, 越大,传力性能越好。 因机构运转时,传动角是变化的,所以应限制传动角的最小值。 设计中,对一般机械: 大功率机械: 小功率的控制机构和仪表: min 可略小于40 min 出现在曲柄与机架共线的位置。 三、急回运动和行程速比系数 1. 极位夹角 当机构从动件处于两极限位置时,主动件曲柄在两相应 位置所夹的角 ADa b d 曲柄摇杆机构的极位夹角 e 曲柄滑块机构的极位夹角 摆动导杆机构的极位夹角 2. 急回运动 当曲柄等速回转的情况下, 通常把从动件往复运动速度快慢 不同的运动称为急回运动。 D a b d c c a b A 主动件a 时间
7、: 转角: 运动: 从动件c 时间: 转角: 运动: 从动件c的 平均角速度 : 通常把从动件往复运动平均速度的比 值(大于1)称为行程速比系数,用K表示。 3. 行程速比系数K 四、机构的死点位置 所谓死点位置就是指从动件的传动角等于零或者压力角等于 90时机构所处的位置。 1. 死点位置 Da b d c c a b A 如何确定机构 的死点位置? 分析B、C点的压力角 曲柄摇杆机构(曲柄为主动件)的死点 无死点存在 DA 曲柄摇杆机构(摇杆为主动件)的死点 AB与BC共线时或者 机构有死点存在 曲柄滑块机构(曲柄为主动件)的死点 e e 无死点存在 曲柄滑块机构(滑块为主动件)的死点 有
8、死点存在 2. 死点位置的应用 飞机起落架 夹具 利用死点夹紧工件 落地后作用 力不会使起 落架反转保 证飞机安全 可靠降落 开关机构 保证融点可靠接触 火车轮 2. 避免死点位置的危害 加虚约 束的平 行四边 形机构 多套机构交错排列 加虚约束的平行四边形机构 把几组相同机构相互错位排 列,各组机构死点位置不同 时出现。 对从动曲柄施加外力/飞轮及构件自身的惯性 任务:根据给定的运动条件,确定机构运动简图的尺寸参数 1、按照给定从 动件的运动规律 设计 2、按照给定轨 迹设计 第四节 平面四杆机构的设计 两类问题: 方法:图解法、解析法、实验法 一、图解法 u按给定的行程速比系数K设计四杆机
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