鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析畢業(yè)論文

1、較鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析摘要：較鏈四桿機(jī)構(gòu)不僅本身應(yīng)用廣泛，而且是平面四桿機(jī)構(gòu)、多桿機(jī)構(gòu)的基 礎(chǔ)，同時(shí)為以后如凸輪等機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。因此，我們要去了解、分 析較鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。關(guān)鍵詞：較鏈四桿機(jī)構(gòu)雙曲桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)analyzing the characteristic movement of four bar mechanismabstract： in all kinds of mechanism type, characteristics of linkage mechanism with diverse structures and diverse pro

2、perties. they were divided into the crank rocker mechanism, double crank mechanism, a double rocker mechanism etc. four bar linkage mechanism is widely used or planar four bar mechanism, multi bar mechanism foundation, a solid foundation for the later cam mechanism of learning and lay, so we need to

3、 analysis of the movement characteristics of four bar linkage is know.keywords： hinge four bar mechanism, double crank mechanism, a double rocker mechanism, a crank rocker mechanism.緒論1. 平面連桿機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀19世紀(jì)以來，以幾何圖解法為主導(dǎo)的徳國機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)派曾對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的研 究做出了巨人的貢獻(xiàn)，其研究成果長(zhǎng)期長(zhǎng)期處于世界領(lǐng)先地位。二次世界人 戰(zhàn)后，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使連桿機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用又有了新 的

4、突破，開辟了很多的分支。在平面連桿機(jī)構(gòu)中最基本的形式為四桿機(jī)構(gòu)， 關(guān)于四桿機(jī)構(gòu)的分析己進(jìn)行了不少研究工作。但是不論在運(yùn)動(dòng)學(xué)及力學(xué)方 而，四桿機(jī)構(gòu)仍有進(jìn)一步研究成呆的必要。至于五桿以上的多桿機(jī)構(gòu)，冃前 的工作述很不完善。四桿機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，而且應(yīng)用廣泛，但其所能 實(shí)現(xiàn)的功能也比較簡(jiǎn)單，隨著機(jī)械白動(dòng)化、機(jī)械手、機(jī)器人的發(fā)展，人們對(duì) 機(jī)構(gòu)所需要的運(yùn)動(dòng)特性及動(dòng)力特性有更高的要求，在國際上也十分注重這方 面的工作。連桿機(jī)構(gòu)是t程實(shí)際中應(yīng)用最廣泛的機(jī)構(gòu)，是組成各種機(jī)械系統(tǒng) 的基礎(chǔ)，如活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，各種紡織機(jī)械、印刷機(jī)械等，因此連桿機(jī)構(gòu)的研究 一直是機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域屮的研究重點(diǎn)。2. 連桿機(jī)構(gòu)分析的歷史與現(xiàn)狀

5、連桿機(jī)構(gòu)分析著重在于連桿機(jī)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性的研究，揭示連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)規(guī)律及其相互關(guān)系，用于現(xiàn)有機(jī)械系 統(tǒng)的性能分析與改進(jìn)。連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析在連桿機(jī)構(gòu)中占有重要的地位， 因此本文著重介紹連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的發(fā)展情況。連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 包括三個(gè)方面的內(nèi)容：位置分析、速度分析和加速度分析。連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué) 分析的基礎(chǔ)是理論力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)，它的研究歷史較早，經(jīng)過了兒代學(xué)者們 的努力，現(xiàn)已形成了較為成熟的連桿機(jī)構(gòu)分析的理論與方法。1鈔鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式1.1定義：全部用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式。 它由機(jī)架、連桿、連架桿、曲柄、搖桿組成，如圖1

6、-1。其中固定不動(dòng)的桿4稱 為機(jī)架；與機(jī)架相連的桿1和桿3稱為連架桿；不與機(jī)架相連的桿2稱為連桿。 在連架桿中能繞固定軸線整周冋轉(zhuǎn)的構(gòu)件稱為曲柄，只能在某一角度范圍內(nèi)擺動(dòng) 的構(gòu)件稱為搖桿。圖1-1較鏈四桿機(jī)構(gòu)在較鏈四桿機(jī)構(gòu)中， 雙搖桿機(jī)構(gòu)?？梢园奢^鏈四桿機(jī)構(gòu)分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、1.2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)定義：在餃鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿屮，一個(gè)為曲柄，另-個(gè)為搖桿, 則此錢鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。圖1-2所示：應(yīng)用：在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，可將曲柄的連續(xù)冋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn) 換成搖桿的往復(fù)擺動(dòng)。如雷達(dá)天線俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)。當(dāng)搖桿為主動(dòng)件時(shí)，可將搖 桿的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲柄的連續(xù)冋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，

7、如縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)。圖1-2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)1.2.1急回運(yùn)動(dòng)如圖1-3所示：當(dāng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，1111柄雖作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，而搖桿擺動(dòng)時(shí)空回行程的 平均速度卻大于工作行程的平均速度，這種性質(zhì)稱為機(jī)構(gòu)的急冋特性。圖1-3曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性當(dāng)曲柄由位置ab】順時(shí)針轉(zhuǎn)到位置ab?時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)角0=180+0,這時(shí)搖桿由 極限位置c.d擺到極限位置gd,搖桿擺角為屮；而當(dāng)曲柄順時(shí)針再轉(zhuǎn)過角度 ©二180-&時(shí)，搖桿由位置c?d擺冋到位置gd,其擺角仍然是鴨。雖然搖桿來冋 擺動(dòng)的擺角相同，但對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角卻不等s>©）；當(dāng)加柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的 時(shí)間也不等（z,這反映了搖桿往復(fù)

8、擺動(dòng)的快慢不同。令搖桿口 gd擺至c?d 為工作行程，這時(shí)錢鏈c的平均速度是qgg/加 擺桿自c?d擺凹至c】d為空回 行程，這時(shí)c點(diǎn)的平均速度是0cg/切表明搖桿具有急回運(yùn)動(dòng)的特性。 牛頭創(chuàng)床、往復(fù)式運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械利用這種急回特性來縮短非生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn) 率。急回運(yùn)動(dòng)特性可用行程速比系數(shù)k表示，即180° +&180°式屮，0為搖桿處于兩極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的曲柄所夾的銳角為極位夾角。將上式整理后，可得極位夾角的計(jì)算公式:由以上分析njll：極位夾角&越大，k值越大，急回運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)也越顯著。但機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 的平穩(wěn)性也越差。因此在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)其工作要求，恰當(dāng)?shù)剡x擇

9、k值,在一般機(jī)械中1vkv2。122壓力角和傳動(dòng)角壓力角：在平面連桿機(jī)構(gòu)中不計(jì)摩擦和構(gòu)件的慣性的情況下，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)從動(dòng)件所受 的驅(qū)動(dòng)力的方向線與該力作用點(diǎn)的速度方向線之間的夾角。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中 （圖1）,主動(dòng)件通過連桿作用在搖桿上的力p沿bc方向，力作用點(diǎn)c的速度vc 的方向垂直cd,這兩方向線所夾的角a為壓力角。壓力角a越大，p在v方向 能作功的有效分力就越小，傳動(dòng)越怵i難。壓力角的余角y稱為傳動(dòng)角。機(jī)構(gòu)的 壓力角或傳動(dòng)角是評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)指標(biāo)之一，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)限制其最人壓力角或 最小傳動(dòng)角。生產(chǎn)實(shí)際屮往往要求連桿機(jī)構(gòu)不僅能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且希 望運(yùn)轉(zhuǎn)輕便、效率高。圖1-4所以壓力角是

10、反映機(jī)構(gòu)傳力效果好壞的一個(gè)重要參 數(shù)。一般設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)都必須注意控制最大壓力角不超過許用值。圖1-4壓力角傳動(dòng)角：在實(shí)際應(yīng)用屮，為度量方便起見，常用壓力角的余角/來衡量機(jī)構(gòu)傳力性能 的好壞，x稱為傳動(dòng)角。顯然/值越人越好，理想情況是/二90度。公式r=90°-a傳動(dòng)角r就是連桿和搖桿之間所夾的角。傳動(dòng)角1越大，機(jī)構(gòu)的傳力性能就 越好。反之，傳動(dòng)角越小，機(jī)構(gòu)傳力效率低，費(fèi)力。于機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中，壓力角 和傳動(dòng)角的大小隨機(jī)構(gòu)的不同位置而變化。/角越大，則q越小，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性 能越好，反z,傳動(dòng)性能越差。為了保證機(jī)構(gòu)的正常傳動(dòng)，通常應(yīng)使傳動(dòng)角的最 小值人訃大于或等于其許用值刃。一般機(jī)械，推薦刃二

11、40。50。o1.3雙曲柄機(jī)構(gòu)定義：在較鏈四干機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)連架桿均能做整周的運(yùn)動(dòng)，則該機(jī)構(gòu)稱為雙 曲柄機(jī)構(gòu)。應(yīng)用：攝影平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、車門開閉機(jī)構(gòu)等。運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變:勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一急回特性的運(yùn)動(dòng).1-5平行雙曲柄機(jī)構(gòu)1.4雙搖桿機(jī)構(gòu)定義：対根連架桿均只能在不足一周的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)的餃鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖 桿機(jī)構(gòu)。應(yīng)用：港口用起重機(jī)吊臂機(jī)構(gòu)、鶴式起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)。圖1-6雙搖桿機(jī)構(gòu)參考文獻(xiàn)1劉江南、郭克希主編,機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第二版)，湖南大學(xué)出版社，2009 年。2濮良貴主編，機(jī)械設(shè)計(jì)(第五版)，高等教育出版社，1989年。3徐瀛主編，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1991年。4郭仁生主編，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社，2001年。楊可楨，程光蘊(yùn)，李仲生機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)恥北京：高等教育出版社,2006(5) 6鄒慧君等機(jī)械原理北京:高等教育出版社，1999(3)于賀憲平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性