平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計ppt課件

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返回,第八章 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計,8-1 連桿機構(gòu)及其傳動特點,8-2 平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用,8-3 平面四桿機構(gòu)的基本知識,8-4 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計,8-5 多桿機構(gòu),連桿機構(gòu)常用其所含的桿數(shù)而命名，,故此類機構(gòu)統(tǒng)稱為連桿機構(gòu)。,8-1 連桿機構(gòu)及其傳動特點,1.應(yīng)用舉例,契貝謝夫四足步行機構(gòu)（圖片、動畫）,2.連桿機構(gòu),曲柄滑塊機構(gòu),擺動導(dǎo)桿機構(gòu),此類機構(gòu)的共同特點：,機構(gòu)的原動件1和從動件3的運動都需要經(jīng)過連桿2來傳動。,機構(gòu)中的運動副一般均為低副。,故此類機構(gòu)也稱低副機構(gòu)。,連桿機構(gòu)中的構(gòu)件多呈現(xiàn)桿的形狀，,故有四桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)等。,例8-1 鉸鏈四桿機構(gòu),故常稱構(gòu)件為桿。,構(gòu)件多呈現(xiàn)桿的形狀；,可實現(xiàn)多種運動變換和運動規(guī)律；,連桿曲線形狀豐富，可滿足各種軌跡要求。,缺點：,運動鏈長，累積誤差大，效率低；,慣性力難以平衡，動載荷大，不宜用于高速運動；,一般只能近似滿足運動規(guī)律要求。,連桿機構(gòu)及其傳動特點(2/2),3.傳動特點,運動副一般為低副；,優(yōu)點：,8-2 平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用,1.四桿機構(gòu)的類型,（1）基本型式,鉸鏈四桿機構(gòu),等腰梯形機構(gòu),（2）演化形式,其他型式的四桿機構(gòu)可以認(rèn)為是由基本型式的四桿機構(gòu)演化 而來的，,其演化方法有：,1）改變構(gòu)件的形狀及運動尺寸,2）改變運動副的尺寸,例8-2,鉸鏈四桿機構(gòu)的倒置,曲柄滑塊機構(gòu)的倒置,雙滑塊機構(gòu)的倒置,4）運動副元素的逆換,2.四桿機構(gòu)的應(yīng)用,（1）基本型式四桿機構(gòu)的應(yīng)用,（2）演化型式四桿機構(gòu)的應(yīng)用,平面四桿機構(gòu)的類型和應(yīng)用(2/2),3）選用不同的構(gòu)件為機架,（即機構(gòu)的倒置）,8-3 平面四桿機構(gòu)的基本知識,1.鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件,最短桿長度最長桿長度其余兩桿長度之和；,組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿。,（2）鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件,最短桿為連架桿或機架。,例8-3 鉸鏈四桿機構(gòu),（1）周轉(zhuǎn)副的條件,1）各桿長度滿足桿長條件,其中第一個條件稱為桿長條件。,各桿長度應(yīng)滿足桿長條件；,2）各桿長度不滿足桿長條件,此時不論以何桿為機架，機構(gòu)均為雙搖桿機構(gòu)。,則機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)；,當(dāng)最短桿為連架桿時，,如果各桿長度不滿足桿長條件，,則機構(gòu)無周轉(zhuǎn)副，,例8-4 偏置曲柄滑塊機構(gòu),偏置曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件：,連架桿長度偏距連桿的長度；,連架桿為最短桿。,對心曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件：,連架桿長度連桿的長度；,連架桿為最短桿。,平面四桿機構(gòu)的基本知識(2/5),則機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)；,當(dāng)最短桿的相對桿為機架時，,當(dāng)最短桿為機架時，,機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。,結(jié)論：,如果鉸鏈四桿機構(gòu)各桿長度滿足桿長條件，,2.急回運動和行程速比系數(shù),（1）急回運動,當(dāng)主動件曲柄等速轉(zhuǎn)動時，從動件搖桿擺回的平均速度大于 擺出的平均速度，搖桿的這種運動特性稱為急回運動。,（2）行程速比系數(shù)K,結(jié)論,且 角越大，K值越大，機構(gòu)的急回性質(zhì)也越顯著。,例8-5 牛頭刨床機構(gòu),當(dāng)機構(gòu)存在極位夾角 時，機構(gòu)便具有急回運動特性；,例8-6 對心曲柄滑塊機構(gòu),例8-7 偏置曲柄滑塊機構(gòu),平面四桿機構(gòu)的基本知識(3/5),連桿BC與從動件CD之間所夾的銳角 稱為四桿機構(gòu)在此位置 的傳動角。,且 90 90,最小傳動角的確定： 對于曲柄搖桿機構(gòu)， min出現(xiàn)在主動件 曲柄與機架共線的兩位置之一。,為了保證機構(gòu)傳力性能良好，,3四桿機構(gòu)的傳動角,對于曲柄搖桿機構(gòu)，以搖桿CD為主動件，則當(dāng)連桿與從動件 曲柄共線時，機構(gòu)的傳動角0，,這時主動件CD 通過連桿作 用于從動件AB上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，出現(xiàn)了不能使構(gòu)件AB 轉(zhuǎn)動的“頂死” 現(xiàn)象，,機構(gòu)的這種位置稱為“死點”。,4.死點,例8-9 曲柄滑塊機構(gòu),例8-10 擺動導(dǎo)桿機構(gòu),例8-8 曲柄搖桿機構(gòu),平面四桿機構(gòu)的基本知識(4/5),（1）克服死點的方法,1）利用安裝飛輪加大慣性的方法，借慣性作用使機構(gòu)闖過死 點。,2）采用將兩組以上的同樣機構(gòu)組合使用，且使各組機構(gòu)的死 點位置相互錯開排列的方法。,（2）死點的應(yīng)用,例8-11 飛機起落架收放機構(gòu),例8-12 折疊式桌的折疊機構(gòu),平面四桿機構(gòu)的基本知識(5/5),5連桿機構(gòu)的運動連續(xù)性,8-4 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計,1. 連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題,例8-13 流量指示機構(gòu),例8-14 牛頭刨床機構(gòu),（2）滿足預(yù)定的連桿位置要求,連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題是根據(jù)給定的要求選定機構(gòu)的型式， 確定各構(gòu)件的尺寸，同時還要滿足結(jié)構(gòu)條件、動力條件和運動連 續(xù)條件等。,（1）滿足預(yù)定的運動規(guī)律的要求,即滿足兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置要求,（又稱實現(xiàn)函數(shù)的問題)；,即要求連桿能占據(jù)一系列預(yù)定位置,例8-15 小型電爐爐門的開閉機構(gòu),滿足給定行程速比系數(shù)K的要求等。,（又稱剛體導(dǎo)引問題）。,（3）滿足預(yù)定的軌跡要求,圖解法、解析法和實驗法。,即要求在機構(gòu)的運動過程中，連桿上某些點的軌跡能滿足預(yù) 定的軌跡要求。,例8-16 鶴式起重機,例8-17 攪拌機構(gòu),連桿機構(gòu)的設(shè)計方法有：,2. 用解析法設(shè)計四桿機構(gòu),（1）按預(yù)定的運動規(guī)律設(shè)計,1）按預(yù)定的兩連架桿對應(yīng)的位置設(shè)計,2）按期望函數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu),（2）按預(yù)定的連桿位置設(shè)計,平面四桿機構(gòu)的設(shè)計(2/6),（3）按預(yù)定的運動軌跡設(shè)計,例1,例2,3. 用作圖法設(shè)計四桿機構(gòu),固定鉸鏈 A、D ：,活動鉸鏈 B、C ：,圓心,圓或圓弧,i =1、2、N,圖解設(shè)計問題作圖求解各鉸鏈中心的位置問題。,各鉸鏈間的運動關(guān)系：,3.1 圖解設(shè)計的基本原理,平面四桿機構(gòu)的設(shè)計(3/6),接下來，將原機構(gòu)的各位置的構(gòu)型均視為剛體，并向某一選定位置相對移動，使新機架的各桿位置重合，便可得新連桿相對于新機架的各個位置，即實現(xiàn)了機構(gòu)的倒置。,這樣，就將求活動鉸鏈的位置問題轉(zhuǎn)化為求固定鉸鏈的位置問題了。,這種方法又稱為反轉(zhuǎn)法。,為了求活動鉸鏈的位置，可將待求活動鉸鏈所在的桿視作新機架，而將其相對的桿視為新連桿。,機構(gòu)的倒置原理,平面四桿機構(gòu)的設(shè)計(4/6),3.2圖解設(shè)計的具體方法,（1）按連桿預(yù)定的位置設(shè)計,1）已知活動鉸鏈中心的位置,2）已知固定鉸鏈中心的位置,求解條件討論：,當(dāng)N3時，,當(dāng)N2時，,當(dāng)N4時，,當(dāng)N5時，,（2）按兩連架桿預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu),1）已知兩連架桿三對對應(yīng)位置,2）已知兩連架桿四對對應(yīng)位置,有唯一解；,有無窮多解；,可能有無窮多解；,可能有解或無解；,平面四桿機構(gòu)的設(shè)計(5/6),（3）按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu),例8-18 曲柄搖桿機構(gòu),例8-19 曲柄滑塊機構(gòu),例8-20 擺動導(dǎo)桿機構(gòu),4. 用實驗法設(shè)計四桿機構(gòu),（1）按兩連架桿的多對對應(yīng)位置設(shè)計,（2）按預(yù)定的軌跡設(shè)計,平面四桿機構(gòu)的設(shè)計(6/6),8-5 多桿機構(gòu),1.多桿機構(gòu)的功用,（1）取得有利的傳動角,（2）獲得較大的機械效益,（3）改變從動件的運動特性,（4）實現(xiàn)從動件帶停歇的運動,（5）擴大機構(gòu)從動件的行程,（6）使機構(gòu)從動件的行程可調(diào),（7）實現(xiàn)特定要求下的平面導(dǎo)引,結(jié)論 由于多桿機構(gòu)的尺度參數(shù)較多，因此它可以滿足更為 復(fù)雜的或?qū)崿F(xiàn)更加精確的運動規(guī)律要求和軌跡要求。但其設(shè)計也 較困難。,（1）多桿機構(gòu)的分類,1）按桿數(shù)分,五桿、六桿、八桿機構(gòu)等；,2）按自由度分,單自由度、兩自由度和三自由度多桿機構(gòu)。,（2）六桿機構(gòu)的分類,1）瓦特（Watt）型，有型、型兩種。,多桿機構(gòu)(2/3),2.多桿機構(gòu)的類型,瓦特型,斯蒂芬森型,瓦特型,瓦特型,2）斯蒂芬森（Stephenson）型，有型、型、型三種。,斯蒂芬森型,斯蒂芬森型,斯蒂芬森型,多桿機構(gòu)(3/3),（3）六桿機構(gòu)的應(yīng)用,契貝謝夫四足機器人,它是利用連桿曲線特性，當(dāng)一對角足運動處在曲線的直線段時則著地靜止不動，而另一對角足則處在曲線段作邁足運動，從而可實現(xiàn)類似動物的足行運動。,