第二章平面连杆机构案例

下一页退出上一页分目录下一页退出上一页分目录第一节概述第二节平面四杆机构的基本特性第三节铰接四杆机构存在曲柄的条件第四节平面四杆机构的演化第五节平面四杆机构的设计本章目录下一页退出下一页退出上一页分目录第一节概述一、平面连杆机构及其组成定义：若干构件用低副联接组成的平面机构低副平面运动机构二杆机构四杆机构连架杆连杆连架杆机架下一页退出上一页分目录优点：(1)实现多种运动变换和多种轨迹Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ(2)低副机构可传递较大动力Ⅰ、Ⅱ(3)便于加工(4)运动副保证构件接触,简单可靠缺点:(1)运动副内有间隙，运动累积误差较大(2)构件作变速运动，惯性力不易平衡二、平面连杆机构特点第一节概述下一页退出上一页分目录三、平面连杆机构的类型1.铰链四杆机构曲柄连杆摇杆机架第一节概述下一页退出上一页分目录（2）双曲柄机构（3）双摇杆机构（1）曲柄摇杆机构（4）平行四杆机构铰链四杆机构的类型第一节概述下一页退出上一页分目录2.有一个滑块的四杆机构(1)曲柄滑块机构(2)导杆机构(3)定块机构(4)摇块机构第一节概述下一页退出上一页分目录(1)正弦机构3.有两个滑块的四杆机构(2)正切机构(3)椭圆机构(4)双摇块机构第一节概述下一页退出上一页分目录第二节平面四杆机构的基本特征一、运动的急回特性和行程速比系数ABCDAB1C1D1AB2C2D2一般位置极限位置2曲柄AB、连杆BC共线极限位置1曲柄摇杆机构：下一页退出上一页分目录。角速度为曲柄逆时针匀速转动，极限位置夹角。—C1DC2B1B2Aθα1α2φ./时间1211121121tCCvtCCBB摇杆平均速度；；，摆动角摇杆；，转角曲柄工作行程：./时间2212212212tCCvtCCBB摇杆平均速度；；，摆动角摇杆；，转角曲柄空回行程：第二节平面四杆机构的基本特征下一页退出上一页分目录C1DC2B1B2Aθα1α2φ。大于；大于；大于1221212211vvtttt称为急回特性。，大于工作行程速度空回行程速度12vv第二节平面四杆机构的基本特征下一页退出上一页分目录C1DC2B1B2Aθα1α2φ1118011//o212112122112KKKKtttCCtCCvvKK行程速比系数，机构无急回特性。，时，当1210vvK利用急回特性，可缩短非工作时间，提高生产率；满足特殊的工作要求。第二节平面四杆机构的基本特征下一页退出上一页分目录二、压力角、传动角PBC，受力二力杆压力角α：从动件上所受驱动力方向与力的作用点速度方向的夹角。sincos21PPPP无用功分力有用功分力定义角1、压力角P1P2vCPABCD第二节平面四杆机构的基本特征下一页退出上一页分目录90传动角40~50][min140~130][max][][maxmin2、传动角P1P2vCPABCDγ结论：传动角γ越大，压力角α越小，效率越高。第二节平面四杆机构的基本特征下一页退出上一页分目录ABD位置。与机架共线和重叠的出现在曲柄和minmaxmaxmin2、传动角——最大、最小位置ABCDC第二节平面四杆机构的基本特征下一页退出上一页分目录三、死点位置曲柄摇杆机构，当摇杆为主动件时，在两个(曲柄和连杆共线)极限位置：曲柄上的力通过回转中心A，产生的力矩为0，曲柄不转动。称为死点。这时，压力角α=90º,传动角γ=0ºAD第二节平面四杆机构的基本特征下一页退出上一页分目录1.利用错位排列的方法克服死点克服死点的方法：第二节平面四杆机构的基本特征下一页退出上一页分目录2.利用惯性克服死点单缸内燃机利用飞轮克服死点，并控制速度波动。飞轮活塞多缸内燃机则利用错位克服死点，缸数越多，速度越平稳。第二节平面四杆机构的基本特征下一页退出上一页分目录利用死点位置,实现工作要求第二节平面四杆机构的基本特征下一页退出上一页分目录机架：AD连架杆：AB,CD连杆:与机架相对的杆BC第三节铰链四杆机构存在曲柄的条件曲柄连杆摇杆机架BADC曲柄:整周回转的连架杆：AB摇杆:摆动的连架杆：CD下一页退出上一页分目录有曲柄的条件dbcadabccbdacabd)()(其余两杆长度最长杆最短杆)2(b,c,dadacabamin,)1(即，，ABDCC2C1B1B2abcd设AB为曲柄，整周回转。在极限位置1：△AC1D成立在极限位置2：△AC2D成立dcba整理得到：第三节铰链四杆机构存在曲柄的条件下一页退出上一页分目录有曲柄的条件(2)最短杆为机架时，为双曲柄机构。最短杆为连架杆时，为曲柄摇杆机构。(1)必要条件：最短杆与最长杆的长度和小于或等于其余两杆的长度第三节铰链四杆机构存在曲柄的条件下一页退出上一页分目录第四节平面四杆机构的演化一、扩大转动副曲柄变成偏心轮。适用于曲柄尺寸小，受力大时。下一页退出上一页分目录曲柄滑块机构可看作由曲柄摇杆机构演化而得。AABCDBCABC二、转动副转化成移动副CD无限长第四节平面四杆机构的演化下一页退出上一页分目录运动的急回特性和行程速比系数0e偏心曲柄滑块机构0e对心曲柄滑块机构有曲柄的条件：beaABCABCe下一页退出上一页分目录杆之间相对摆动、与ADBCCD为机架为机架BCAD360杆之间能转、与CDBCABABCD曲柄摇杆机构三、取不同构件为机架ABD第四节平面四杆机构的演化下一页退出上一页分目录AB为机架：双曲柄机构ABCD第四节平面四杆机构的演化下一页退出上一页分目录CD为机架，双摇杆机构ABCD注意:若最短杆+最长杆其余两杆之和，无论取哪个构件作机架，都是双摇杆机构。第四节平面四杆机构的演化下一页退出上一页分目录第五节平面四杆机构的设计根据给定的运动条件，确定机构运动简图的尺寸参数。同时考虑几何条件和动力条件，优选尺寸。设计要求：设计方法：图解法、解析法、实验法设计问题：1.根据从动件的运动规律设计四杆机构2.根据给定的轨迹设计四杆机构下一页退出上一页分目录一、根据从动件位置设计四杆机构已知条件：已知连杆BC两个位置设计关键：找铰链中心A、D点的位置1.已知连杆两个位置设计四杆机构设计原理：B、C两点作圆周运动第五节平面四杆机构的设计下一页退出上一页分目录BB1CC1ZaZdAD(1)按比例画出BC，B1C1(2)作BB1中垂线Za,取A点(3)作CC1中垂线Zd,取D点(4)连AB,CD,即得机构简图作图步骤：A,D点在中垂线上可任意选取，有无穷多解，考虑结构、受力来最后确定。第五节平面四杆机构的设计下一页退出上一页分目录已知条件：已知摇杆CD两个极限位置，摆角φ，初始角δ设计关键：确定曲柄长度2.已知摇杆两个极限位置设计曲柄摇杆机构设计原理：极限位置时曲柄、连杆共线第五节平面四杆机构的设计下一页退出上一页分目录(1)确定机架AD,按比例画出(2)按φ、δ，画出摇杆C1D，C2D(3)连AC1、AC2，有作图步骤：ADC1C2δφθB1B22/)(2/)(121221ACACBCACACABABBCACABBCAC因为极限位置夹角θ≠0，有急回特性。第五节平面四杆机构的设计下一页退出上一页分目录ADC1C2δφθB1B2A若在DA，C2C1延长线的交点作为A，机构没有急回特性。这时两个极限位置重合。第五节平面四杆机构的设计下一页退出上一页分目录3.已知滑块两个极限位置(行程)设计曲柄滑块机构已知行程H（C1、C2位置），求曲柄长度和连杆长度：行程HabABCC1C2B1B2对心式曲柄滑块机构：abaH)53(2第五节平面四杆机构的设计下一页退出上一页分目录二、根据行程速比系数设计四杆机构已知条件：已知连杆BC两个位置设计关键：找铰链中心A点的位置1.已知摇杆长lCD、摆角ψ、K，设计曲柄摇杆机构设计原理：平面几何原理第五节平面四杆机构的设计下一页退出上一页分目录B1C2C1DB2E1E290-θZdNθθO11180.1oKK：计算21.2DCDClDCD、画出，按比例和点，由定.,;90,.3212121OZCCNCCCCd得交点中垂线作作联接.,;,.42112211值满足要求的点，有弧上取或在半径作辅助圆：圆心KACCAECECOCOA计算曲柄和连杆的长度这是两个极限位置。和连..521ACAC第五节平面四杆机构的设计下一页退出上一页分目录B1C2C1DB2E1E290-θZdNθθOA2/)(2/)(1212ACACBCACACAB设计原理：平面几何中，圆周角=圆心角的一半.本题有多解。第五节平面四杆机构的设计下一页退出上一页分目录2.已知机架长d、K设计摆动导杆机构ACθφ/2B1B2mnadφ由图极位夹角θ=导杆摆角φ。11180.1oKK计算ZcCnCmC,.2导杆极限位置作点，以夹角选取固定铰链点。定在其上按的平分线作AdZC,.3.,.411ABaBCmA线的垂线得垂足点点作过第五节平面四杆机构的设计下一页退出上一页分目录三、按照两连架杆位置设计四杆机构1、解析法2、实验法从略。第五节平面四杆机构的设计下一页退出上一页分目录连杆曲线的一族连杆曲线数据：2,1dcba四、按照给定轨迹设计四杆机构第五节平面四杆机构的设计上一页分目录下一页退出上一页分目录人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。下一页退出上一页分目录