第二章平面連桿機(jī)構(gòu)

第二章平面連桿機(jī)構(gòu)第1頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月平面連桿機(jī)構(gòu)用低副連接組成的平面機(jī)構(gòu)。特點(diǎn)：低副——面接觸——耐磨損；制造簡便；應(yīng)用廣泛；缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)較復(fù)雜；不易精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。第2頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月本章研究的內(nèi)容平面四連桿機(jī)構(gòu)由四個(gè)構(gòu)件組成應(yīng)用最廣基本類型幾何特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)特性、其它特性常用設(shè)計(jì)方法第3頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)——全部由回轉(zhuǎn)副組成的平面四桿機(jī)構(gòu)組成：機(jī)架——固定構(gòu)件4連架桿——與機(jī)架相連的構(gòu)件1、3連桿——機(jī)架對面的構(gòu)件2第4頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)整轉(zhuǎn)副——組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件能作整周相對轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄——與機(jī)架組成整轉(zhuǎn)副的連架桿搖桿——與機(jī)架組成擺動(dòng)副的連架桿按連架桿是曲柄或搖桿分類：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)第5頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)連架桿：一個(gè)為曲柄一般為原動(dòng)件一般作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)為搖桿一般為從動(dòng)件一般作變速擺動(dòng)第6頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)例第7頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2.雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿均為曲柄。若主動(dòng)曲柄等速回轉(zhuǎn)，則從動(dòng)曲柄變速回轉(zhuǎn)。第8頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月雙曲柄機(jī)構(gòu)實(shí)例平行四邊形機(jī)構(gòu)應(yīng)用最多，但其死點(diǎn)為止存在不確定狀態(tài)。第9頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿均為搖桿如：飛機(jī)起落架第10頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)例等腰梯形機(jī)構(gòu)——兩個(gè)搖桿長度相等的雙搖桿機(jī)構(gòu)如：車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)第11頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月二、含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化為其它機(jī)構(gòu)：移動(dòng)副代換回轉(zhuǎn)副改變桿長改變機(jī)架擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)副第12頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊可實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)。第13頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)第14頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角

始終等于90°。有良好的傳力性能。例：牛頭刨床，插床等。第15頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu)第16頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)u塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

定塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)第17頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月三、含兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)

（雙滑塊機(jī)構(gòu)）兩移動(dòng)副不相鄰（如：正切機(jī)構(gòu)）。兩移動(dòng)副相鄰，且一個(gè)與機(jī)架相鄰（如：正弦機(jī)構(gòu)）。第18頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月雙滑塊機(jī)構(gòu)兩移動(dòng)副相鄰，且都不與機(jī)架相聯(lián)。如：滑塊聯(lián)軸器。第19頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月雙滑塊機(jī)構(gòu)兩移動(dòng)副相鄰，且都與機(jī)架相聯(lián)。如：橢圓儀。第20頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月四、具有偏心輪的四桿機(jī)構(gòu)提高曲柄強(qiáng)度、剛度；簡化結(jié)構(gòu)。應(yīng)用：剪床、沖床、顎式破碎機(jī)等。第21頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月偏心輪機(jī)構(gòu)第22頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月五、四桿機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展手動(dòng)沖床曬料機(jī)六桿機(jī)構(gòu)，兩次增力。第23頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2-2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性運(yùn)動(dòng)特性傳力特性第24頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件整轉(zhuǎn)副——兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動(dòng)360o的轉(zhuǎn)動(dòng)副整轉(zhuǎn)副是否存在取決于：各桿的相對長度機(jī)架的選擇第25頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月分析曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系l1、l2、l3、l4分別為各桿長，l1為曲柄。當(dāng)曲柄處于AB′時(shí)，因三角形兩邊之和≥第三邊，△AC′D有：第26頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月分析曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系當(dāng)曲柄處于AB″時(shí)，因三角形兩邊之和≥第三邊，△AC″D有：由(1，2，3)式得:第27頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件:鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件——

最短桿+最長桿≤其余兩桿之和；整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其相鄰桿組成；第28頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月曲柄存在的條件曲柄存在的必要條件——有整轉(zhuǎn)副；曲柄是否真正存在，要看哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架：最短桿為機(jī)架——————雙曲柄機(jī)構(gòu)；以最短桿相鄰桿為機(jī)架——曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；最短桿對面的桿為機(jī)架——雙搖桿機(jī)構(gòu)；最短桿+最長桿≥其余兩桿之和：無整轉(zhuǎn)副存在以任何桿為機(jī)架——雙搖桿機(jī)構(gòu)；第29頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月二、急回特性曲柄AB轉(zhuǎn)動(dòng)一周，有兩次極限位置：曲柄與連桿共線B1AC1，AB2C2其所夾銳角——極位夾角搖桿處于極限位置C1D，C2D其夾角——擺角第30頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月急回特性假定曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則搖桿往復(fù)擺動(dòng)快慢不同——急回特性用行程速度變化系數(shù)（行程速比系數(shù)）K表示第31頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月行程速比系數(shù)K極位夾角越大，K值越大，急回運(yùn)動(dòng)性質(zhì)越顯著。設(shè)計(jì)時(shí)：一般先定K，再算第32頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月具有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)第33頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月三、壓力角和傳動(dòng)角壓力角——作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力與該力作用點(diǎn)速度VC之間所夾銳角判斷機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能的標(biāo)志傳動(dòng)角=90°-越小，越大，

Pt越大，傳力性能越好。第34頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月傳動(dòng)角

機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，是不斷變化的當(dāng)AB與AD重合時(shí)，角最小為保證機(jī)構(gòu)正常工作，要限制最小min值的下限，一般min≥40°大功率機(jī)械min≥50°第35頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月四、死點(diǎn)位置搖桿為主動(dòng)件，且處于極限位置時(shí)，從動(dòng)件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)的不定狀態(tài)。解決的辦法：在從動(dòng)件上加外力利用慣性沖過死點(diǎn)位置設(shè)計(jì)兩個(gè)相同機(jī)構(gòu)連動(dòng)第36頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月死點(diǎn)位置應(yīng)用在夾緊裝置中，用于防松第37頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2-3平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)根據(jù)：給定運(yùn)動(dòng)條件；幾何條件；運(yùn)動(dòng)條件。選擇機(jī)構(gòu)類型；確定尺寸參數(shù)；繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。第38頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計(jì)問題的類型實(shí)現(xiàn)給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡第39頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計(jì)方法解析法建立數(shù)學(xué)模型，通過計(jì)算得到機(jī)構(gòu)參數(shù)；設(shè)計(jì)精確，應(yīng)用逐漸廣泛。作圖法直觀、簡單，能滿足一般工程上的精度要求；在實(shí)際中應(yīng)用較多。實(shí)驗(yàn)法簡便易行，試湊結(jié)果。第40頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月一、按給定的行程速比變化系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)有急回要求的機(jī)構(gòu)，按K設(shè)計(jì)。有急回特性的機(jī)構(gòu)：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；偏心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。第41頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)已知條件：搖桿長度l3；搖桿擺角；行程速比系數(shù)K。求：各桿長度；鉸鏈的位置。解題思路。第42頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月解題步驟：由K——求極位夾角任定固定鉸鏈中心D的位置，由l3、定C1D1、C2D2極限位置；過C1C2作一圓，使C1C2圓弧角=；在圓上任選一點(diǎn)A，為固定鉸鏈中心位置；極限位置有:AC1=l2-l1,AC2=l2+l1；即：l1=（AC2-AC1）/2，l2=AC1+

l1，l4=AD。

第43頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月DC1C2第44頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月曲柄搖桿機(jī)構(gòu)A點(diǎn)有無窮解；可選

min≥40°或其它條件定A點(diǎn)。第45頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)已知：K，機(jī)架長度設(shè)計(jì)：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析：設(shè)計(jì)步驟：求任選C點(diǎn)，作Cm、Cn，夾角；作角平分線，取AC=l4，得鉸鏈A的位置；過A點(diǎn)作Cm垂線，交B1點(diǎn)，AB1為曲柄長度。第46頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月二、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知：連桿長度l3=BC；兩個(gè)位置B1C1、B2C2；設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)步驟：畫出已知連桿位置B1C1、B2C2；連接B1B2、C1C2，作其垂直平分線b12、c12；A點(diǎn)在b12上任選，D點(diǎn)在c12上任選，或按其它條件定。第47頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月已知連桿三個(gè)位置已知：連桿長度l3=BC；三個(gè)位置B1C1、B2C2、B3C3；設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)步驟：畫出已知連桿位置B1C1、B2C2、B3C3；連接B1B2、B2B3，C1C2、C2C3；作B1B2、B2B3垂直平分線b12、b23，交于A點(diǎn)；作C1C2、C2C3垂直平分線c12、c23，交于D點(diǎn)。第48頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月三、按給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知：連架桿AB、CD三個(gè)位置，對應(yīng)角度為φ1ψ1、φ2ψ2、φ3ψ3；求：各桿長l1、l2、l3、l4；用解析法解；解：取l1=1四桿機(jī)構(gòu)在x和y軸上投影，可得：第49頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)將前兩式中的削去，整理后得：為簡化上式，令則有第50頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)將φ1ψ1、φ2ψ2、φ3ψ3分別代入前式，可得方程組：由方程組可解出P0、P1、P2、代入前式可求出l2、l3、l4；第51頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月按給定兩連架桿的位置設(shè)計(jì)已知連架桿三個(gè)位置——有唯一解；已知連架桿兩個(gè)位置——有無窮解；給定連架桿超過三個(gè)位置——無精確解；可用實(shí)驗(yàn)法等方法近似求解。第52頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月四、按照給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)連桿曲線——連桿上每一點(diǎn)都描出一條封閉曲線；連桿曲線形狀的多樣性，使其可能用于設(shè)計(jì)完成復(fù)雜軌跡。第53頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2、運(yùn)用連桿曲線圖譜設(shè)計(jì)圖譜法——利用事先編好的連桿曲線圖譜，從中