連桿機構(gòu) 楊家軍.

1、華中科技大學(xué)楊家軍第二章第二章 平面連桿機構(gòu)及其平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計設(shè)計華中科技大學(xué)楊家軍二、連桿機構(gòu)的分類二、連桿機構(gòu)的分類1 1、根據(jù)構(gòu)件之間的相對運動分為：、根據(jù)構(gòu)件之間的相對運動分為：平面連桿機構(gòu)，空間連桿機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)，空間連桿機構(gòu)。2 2、根據(jù)機構(gòu)中構(gòu)件數(shù)目分為：、根據(jù)機構(gòu)中構(gòu)件數(shù)目分為：四桿機構(gòu)、五桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)等。四桿機構(gòu)、五桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)等。一、一、連桿機構(gòu)連桿機構(gòu)是若干個構(gòu)件全用低副（轉(zhuǎn)動副、是若干個構(gòu)件全用低副（轉(zhuǎn)動副、移動副移動副、球面副、球銷副、圓柱副及螺旋副）、球面副、球銷副、圓柱副及螺旋副）聯(lián)接而成的機構(gòu)，也稱之為低副機構(gòu)。聯(lián)接而成的機構(gòu)，也稱之為低副機構(gòu)

2、。華中科技大學(xué)楊家軍三平面連桿機構(gòu)的特點三平面連桿機構(gòu)的特點1）適用于傳遞較大的動力，常用于動力機械。）適用于傳遞較大的動力，常用于動力機械。2 2）依靠運動副元素的幾何形面保持構(gòu)件間的相互）依靠運動副元素的幾何形面保持構(gòu)件間的相互接觸，且易于制造，易于保證所要求的制造精度接觸，且易于制造，易于保證所要求的制造精度3 3）能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動軌跡曲線和運動規(guī)律，工程）能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動軌跡曲線和運動規(guī)律，工程上常用來作為直接完成某種軌跡要求的執(zhí)行機構(gòu)。上常用來作為直接完成某種軌跡要求的執(zhí)行機構(gòu)。4 4）可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞的操縱機構(gòu)。）可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳遞的操縱機構(gòu)。 不足之處：不足之處：1）不易于傳遞高速

3、運動。不易于傳遞高速運動。2 2）可能產(chǎn)生較大的運動累積誤差?？赡墚a(chǎn)生較大的運動累積誤差。3 3）平面連桿機構(gòu)的設(shè)計較為繁難。平面連桿機構(gòu)的設(shè)計較為繁難。華中科技大學(xué)楊家軍2-1 2-1 平面四桿機構(gòu)的基本形式、演變平面四桿機構(gòu)的基本形式、演變及其應(yīng)用及其應(yīng)用機架機架連架桿連架桿連架桿連架桿連桿連桿 在連架桿中，能在連架桿中，能繞其軸線回轉(zhuǎn)繞其軸線回轉(zhuǎn)360360者稱為曲柄；僅能者稱為曲柄；僅能繞其軸線往復(fù)擺動繞其軸線往復(fù)擺動者稱為搖桿。者稱為搖桿。一、一、平面四桿機構(gòu)的基本形式平面四桿機構(gòu)的基本形式1 1）曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu): :兩連架桿中，一個為曲柄，兩連架桿中，一個為曲柄，而另一個

4、為搖桿。而另一個為搖桿。2 2）雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu) 兩連架桿均為曲柄。兩連架桿均為曲柄。3 3）雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu) 兩連架桿均為搖桿。兩連架桿均為搖桿。4 41 12 23 3華中科技大學(xué)楊家軍2-2 2-2 平面四桿機構(gòu)設(shè)計中的共性問題平面四桿機構(gòu)設(shè)計中的共性問題一、平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件一、平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件二、二、平面四桿機構(gòu)輸出件的急回特性平面四桿機構(gòu)輸出件的急回特性三、三、平面機構(gòu)的壓力角和傳動角、死點平面機構(gòu)的壓力角和傳動角、死點華中科技大學(xué)楊家軍平面連桿機構(gòu)有曲柄的條件：平面連桿機構(gòu)有曲柄的條件：1 1）連架桿與機架中必有一桿為四桿機構(gòu)中的最）連架桿與機架中必有一桿為

5、四桿機構(gòu)中的最短桿；短桿；2 2）最短桿與最長桿之和應(yīng)小于或等于其余兩桿）最短桿與最長桿之和應(yīng)小于或等于其余兩桿的桿長之和。（桿長和條件）的桿長之和。（桿長和條件）華中科技大學(xué)楊家軍鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷條件鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷條件：2 2）若不滿足桿長和條件，該機構(gòu)只能是雙搖桿）若不滿足桿長和條件，該機構(gòu)只能是雙搖桿機構(gòu)。機構(gòu)。注意：鉸鏈四桿機構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形注意：鉸鏈四桿機構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形條件：最長桿的桿長條件：最長桿的桿長 2 2 , : t, : t1 1tt2 2 , , v v1 1v00。華中科技大學(xué)楊家軍B BA AC CB1B1B2B2C2C

6、2C1C1B1C2AC1BB2CA AB1B1D DC CB2B2 = = 華中科技大學(xué)楊家軍A AB B三、三、平面機構(gòu)的壓力角平面機構(gòu)的壓力角和傳動角、死點和傳動角、死點C CD DF FvcvcF1F1F2F2F1 = FcosF1 = FcosF2 = FsinF2 = Fsin1 1、機構(gòu)壓力角、機構(gòu)壓力角: :在不計摩擦力、慣性力和重在不計摩擦力、慣性力和重力的條件下，機構(gòu)中驅(qū)使輸出件運動的力的力的條件下，機構(gòu)中驅(qū)使輸出件運動的力的方向線與輸出件上受力點的速度方向間所夾方向線與輸出件上受力點的速度方向間所夾的銳角，稱為機構(gòu)壓力角，通常用的銳角，稱為機構(gòu)壓力角，通常用表示。表示。,

7、,F F1 1 華中科技大學(xué)楊家軍傳動角：壓力角的余角。傳動角：壓力角的余角。機構(gòu)的傳動角和壓力角作出如下規(guī)定：機構(gòu)的傳動角和壓力角作出如下規(guī)定：minmin ；= 30= 306060；maxmax。、分別為許用傳動角和許用壓力角。分別為許用傳動角和許用壓力角。vcvcA AB BC CD DF FF1F1F2F2通常用通常用表示表示. . F F1 1 華中科技大學(xué)楊家軍v vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3v vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3= 0= 0 = 90= 90A AB BC CF F2 23 31 1v vB3B3華中科技大學(xué)楊家軍min

8、=min , 180-maxmin2 2、最小傳動角的確定、最小傳動角的確定F2F2F2F2A AB BC CD D F Fv vc cF1F1B BB BC CC Cmaxmaxminmin a ab bc cd d 華中科技大學(xué)楊家軍B BA AC CB BB BC CC C minminB BC CA ACCB BB BC C 為提高機械傳動效率，應(yīng)使其最小傳動角處于工作為提高機械傳動效率，應(yīng)使其最小傳動角處于工作阻力較小的空回行程中。阻力較小的空回行程中。華中科技大學(xué)楊家軍3 3 機構(gòu)的死點位置機構(gòu)的死點位置 在不計構(gòu)件的重力、慣性力和運動副中的摩擦阻力在不計構(gòu)件的重力、慣性力和運動副

9、中的摩擦阻力的條件下，當(dāng)機構(gòu)處于傳動角的條件下，當(dāng)機構(gòu)處于傳動角=0=0（或（或=90=90）的位）的位置下，無論給機構(gòu)主動件的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩有多大，置下，無論給機構(gòu)主動件的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩有多大，均不能使機構(gòu)運動，這個位置稱為機構(gòu)的死點位置。均不能使機構(gòu)運動，這個位置稱為機構(gòu)的死點位置。F1 = FcosF1 = FcosF2 = FsinF2 = FsinB BD DA AC CF FD DA AB BC CF Fv v華中科技大學(xué)楊家軍華中科技大學(xué)楊家軍23、平面四桿機構(gòu)的運動設(shè)計、平面四桿機構(gòu)的運動設(shè)計1、基本問題、基本問題 根據(jù)機構(gòu)所提出的運動條件，確定機構(gòu)的運動學(xué)尺寸，根據(jù)機構(gòu)所

10、提出的運動條件，確定機構(gòu)的運動學(xué)尺寸，畫出機構(gòu)運動簡圖。畫出機構(gòu)運動簡圖。1）根據(jù)給定的運動規(guī)律（位移、速度和加速度）設(shè)）根據(jù)給定的運動規(guī)律（位移、速度和加速度）設(shè)計四桿機構(gòu)；計四桿機構(gòu)；a a 實現(xiàn)連桿的幾個位置實現(xiàn)連桿的幾個位置c c 實現(xiàn)兩連架桿的對應(yīng)角位移、角速度和角加速度實現(xiàn)兩連架桿的對應(yīng)角位移、角速度和角加速度（顎式碎礦機、慣性篩）（顎式碎礦機、慣性篩）b b 實現(xiàn)輸出構(gòu)件的急回特性實現(xiàn)輸出構(gòu)件的急回特性2）根據(jù)給定的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)；）根據(jù)給定的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)；3) 3) 綜合功能綜合功能華中科技大學(xué)楊家軍一一 根據(jù)給定的連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)根據(jù)給定的連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)B B1 1B B2 2B B3 3C C2 2C C3 3C C1 1A AD Dc c2323c c1212b b2323b b1212華中科技大學(xué)楊家軍二二 按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)AB=(ACAB=(AC2 2-AC-AC1 1)/2)/2BC=(ACBC=(AC1 1+AC+AC2 2)/2)/2ACAC1 1=BC-AB=BC-ABACAC2 2=BC+AB=BC+AB180180（K-1K-1） （K+1K+1）=確定比例尺確定比例尺llADlBClABAD