常用机构

,第4章常用机构,第一节平面连杆机构,第二节凸轮机构,第三节螺旋机构,第四节间歇运动机构,定义：全由低副（转动副、移动副）构成的平面机构称为平面连杆机构特点：面接触，承载能力强，耐磨损； 易于制造和获得较高的制造精度；能实现多种运动规律。缺点：效率低； 累计运动误差较大； 高速运转时不平衡动载荷较大，且难以消除。内容：类型、应用及其特性，平面四杆机构的设计,4.1 平面连杆机构,一、平面四杆机构的特点,全低副（面接触），承受冲击力，易润滑，不易磨损运动副结构简单，易加工运动规律多样化、点的运动轨迹多样化运动副累积误差大，效率低惯性力难以平衡，不宜用于高速不能精确实现复杂的运动规律，设计计算较复杂,机架,连杆,机械设计基础 平面连杆机构,1 实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动2 实现从动件运动形式及运动特性的改变3 实现较运距离的传动或操纵4 调节、扩大从动件行程5 获得较大的机械增益：输出力(矩)与输入力(矩)之比,二、平面连杆机构的应用,机械设计基础 平面连杆机构,1 实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动,圆轨迹复制机构,AMF保龄球置瓶机扫瓶机构,机械设计基础 平面连杆机构,2 实现从动件运动形式及运动特性的改变,步进式工件传送机构运动形式改变实例,机械设计基础 平面连杆机构,3 实现较运距离的传动或操纵,应用实例：自行车手闸,机械设计基础 平面连杆机构,4 调节、扩大从动件行程,可变行程滑块机构特点：调节 可改变滑块D的行程,汽车用空气泵机构特点：曲辆CD短，滑块行程大,机械设计基础 平面连杆机构,5 获得较大的机械增益:输出力(矩)与输入力(矩)之比,肘节机构特点：机械增益大,剪切机构特点：机械增益大,机械设计基础 平面连杆机构,其它,机械设计基础 平面连杆机构,一、铰链四杆机构,平面连杆机构的基本型式是铰链四杆机构其余四杆机构均是由铰链四杆机构演化而成的,铰链四杆机构,机械设计基础 平面连杆机构,1、基本型式,结构特点：四个运动副均为转动副组成：机架、连杆、连架杆,机架：固定不动的构件AD连架杆：直接与机架相连的构件AB、CD连杆：不与机架相连的构件BC曲柄：能作整周转动的连架杆摇杆：不能作整周转动的连架杆,连杆,连架杆,连架杆,机架,曲柄,摇杆(摆杆),(周转副),(摆转副),机械设计基础 平面连杆机构,2、铰链四杆机构划分,按连架杆不同运动形式分：(1) 曲柄摇杆机构(2) 双曲柄机构(3) 双摇杆机构,曲柄摇杆机构,机械设计基础 平面连杆机构,(1) 曲柄摇杆机构,结构特点：连架杆1为曲柄，3为摇杆运动变换：转动摇动举例：搅拌器机构、雷达天线机构,特性：急回特征死点,机械设计基础 平面连杆机构,(2) 双曲柄机构,结构特点：二连架杆均为曲柄运动变换：转动转动，通常二转速不相等举例：振动筛机构,机械设计基础 平面连杆机构,特殊双曲柄机构,平行四边形机构结构特点：二曲柄等速运动不确定问题车门开闭机构,反平行四边形机构结构特点：二曲柄转向相反,机械设计基础 平面连杆机构,(3) 双摇杆机构,结构特点：二连架杆均为摇杆运动变换：摆动摆动举例: 鹤式起重机,机械设计基础 平面连杆机构,特殊机构,等腰梯形机构实例: 汽车前轮转向机构,机械设计基础 平面连杆机构,3 平面四杆机构的工作特性,(1)曲柄存在条件(2)急回特征(3)死点（4）压力角和传动角,机械设计基础 平面连杆机构,(1) 曲柄存在条件,曲柄存在条件：1. 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和2. 最短杆是连架杆或机架最短杆参与构成的转动副都是整周副其余均为摆转副,推论1：当Lmax+Lmin L(其余两杆长度之和)时最短杆是连架杆之一 曲柄摇杆机构最短杆是机架 双曲柄机构最短杆是连杆 双摇杆机构推论2：当Lmax+Lmin L(其余两杆长度之和)时 双摇杆机构,了解,机械设计基础 平面连杆机构,当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有急回特征极位夹角： 急回特性分析：1 = C 1 = 1 t1 =1800 + 2 = 1 t2 =1800 - t1 t2 , v2 v1行程速比系数K,(2) 急回特征,K=1, 无急回特性qK急回特征越显著,急回特性的应用例：牛头刨工作要求,机械设计基础 平面连杆机构,设曲柄以逆时针匀速旋转。从AB1转到AB2，转过180+时为工作行程，所花时间为t1 ；此时摇杆从C1D摆到C2D，平均速度为V1,则有：,曲柄从AB2 继续转过180-到AB1时为回程，所花时间为t2 ,此时摇杆从C2D摆到C1D，平均速度为V2 ,那么有,显然 t1 t2 V2 V1 即该机构具有急回特性,而且越大，K值越大，机构的急回性质越明显。,只要极位夹角 0 ， 就有 K1。,因此，可通过分析机构中是否存在及其大小，来判断机构是否具有急回运动，以及急回的程度。,设计时往往先给定 K 值，再计算，即,为能定量描述急回运动，将回程平均速度V2 与工作行程平均速度V1之比定义为行程速度变化系数 K,曲柄滑块机构的急回特性分析,应用：节省回程时间，提高生产率。,导杆机构的急回特性分析,死点:传动角为零g=0(连杆与从动件共线),机构顶死,(3) 死点,M=F*L,机械设计基础 平面连杆机构,对于曲柄摇杆机构，当摇杆为主动件时，在连杆与曲柄两次共线的位置，机构均不能运动。,机构的这种位置称为：,“死点”（机构的死点位置）,在“死点”位置，机构的传动角 0,利用构件惯性力实例:家用缝纫机采用多套机构错位排列实例:蒸汽机车车轮联动机构蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联动机构通过死点,克服死点的措施,机械设计基础 平面连杆机构,实例:夹具飞机起落架机构,死点的利用,折叠家具机构,机械设计基础 平面连杆机构,* 可以利用“死点”位置进行工作， 例如：飞机起落架、钻夹具等。,* “死点”位置的过渡方法：,依靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。,两组机构错开排列，如火车轮联动机构。,（4）压力角和传动角,压力角：作用在从动件上的驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。,切向分力 Ft= Fcos,法向分力 Fn= Fcos, Ft, 对传动有利。,= Fsin,常用的大小来表示机构传力性能的好坏,称为传动角。,是的余角。,设计时一般要求: min40。,由于在机构运动过程中，角是变化的，,4 机构演化方式,1 转动副转化为移动副2 变换构件形态3 变更机架4 扩大转动副尺寸,机械设计基础 平面连杆机构,偏心轮机构,曲柄摇杆机构,(扩大回转副),偏心轮机构,机械设计基础 平面连杆机构,偏心轮机构（续）,对心式曲柄滑块机构,偏心轮机构,1,B,B副扩大,机械设计基础 平面连杆机构,曲柄滑块机构,铰链四杆机构,曲线导轨曲柄滑块机构,e 0,偏置式曲柄滑块机构,对心式曲柄滑块机构,对CD杆等效转化,转动副变成移动副,机械设计基础 平面连杆机构,导杆机构,选不同构件作机架机构倒置,曲柄滑块机构,导杆机构,变更机架,曲柄滑块机构,导杆机构,动画,曲柄摇块机构,移动导杆机构,曲柄摇杆机构,移动导杆机构,机械设计基础 平面连杆机构,应用实例一,曲柄滑块机构,2作机架,曲柄摇块机构,液压作动筒,车箱举升机构,机械设计基础 平面连杆机构,应用