机械设计基础2平面连杆机构.ppt

本章主要内容 铰链四杆机构的基本类型及其应用 铰链四杆机构的基本特性 平面四杆机构的设计 第二章平面连杆机构 平面机构 低副联接 转动 移动副 最常用 平面四杆机构 四个构件 四根杆 平面连杆机构 铰链四杆机构 全由转动副相联 基本类型 二 含有一个移动副的四杆机构 铰链四杆机构 2 1平面四杆机构的基本类型及其应用P 20 三 含有两个移动副的四杆机构 四 具有偏心轮的四杆机构 五 四杆机构的扩展 应用 连杆 连架杆 连架杆 机架 曲柄 摇杆 摆杆 整转 摆转 机架 连杆 连架杆 铰链四杆机构p 20 机架 参考系 固定件 连架杆 与机架相联连杆 不与机架相联 曲柄 可回转360 的连架杆摇杆 摆角小于360 的连架杆滑块 作往复移动的连架杆 全由转动副相联的平面四杆机构 一 铰链四杆机构基本类型 按连架杆类型 天线 摇杆 调整天线俯仰角的大小 放映机 1 曲柄摇杆机构连架杆曲柄 一般 原动件 匀速转动摇杆 一般 从动件 变速往复摆动 2 双曲柄机构 连架杆均为曲柄 主动曲柄 匀速转动从动曲柄 变速转动 例 惯性筛中的铰链四杆机构 从动曲柄3变速转动 使筛子6产生加速度 使不同材料因惯性不同而筛分 3 双摇杆机构 连架杆均为摇杆 例 门式起重机的变速机构 CD 杆3 为原动件 悬挂重物的E点在连杆上 保持E点运动轨迹在近似水平线上 平移货物 平稳 减小能量消耗 二 含有一个移动副的四杆机构P 24 3 摇块机构 滑块摆动例 摆动式内燃机 自卸货车 滑块固定例 抽水唧筒 抽油泵 滑块移动 摆动例 刨床 插床 油泵 滑块移动例 活塞式内燃机 空气压缩机 1 曲柄滑块机构 曲柄滑块机构 导杆机构 摇块机构 定块机构 2 导杆机构 4 定块机构 三 含有两个移动副的四杆机构P 25 3 滑块联轴器 两个移动副不相邻 且均不与机架相关联 两个移动副都与机架相关联 两个移动副相邻 且其中一个移动副与机架相关联 两个移动副不相邻 1 正切机构 正切机构 正弦机构 2 正弦机构 4 椭圆仪 摇块机构 定块机构 铰链四杆 曲柄滑块 曲柄很短时 偏心轮机构 偏心距 曲柄长 铰链四杆 曲柄滑块机构 扩大回转副 偏心轮机构 四 具有偏心轮的四杆机构P 27 偏心轮机构 曲柄回转副B 半径 曲柄长AB 原理 A B C 例 剪床 冲床 颚式破碎机 内燃机 五 平面四杆机构的特点及应用 1 低副 成本低 精度高 2 面接触 利于润滑及减少磨损 传载大 可靠性高 1 特点 1 实现已知运动规律2 实现给定点的运动轨迹 1 不易精确实现复杂的运动规律 设计也较复杂 2 当构件数和运动副较多时 效率较低 缺点 2 应用 优点 1 手动冲床 两个四杆机构组成 双摇杆 摇杆滑块机构 2 筛料机构 六杆机构 两个四杆机构组成 双曲柄 曲柄滑块 应用 作业 简述铰链四杆机构的基本类型及其应用 主要内容 平面四杆机构的基本类型及其应用 二 曲柄存在条件 2 2平面四杆机构的基本特性P 28 取决于机构各杆的相对长度 A D B B B C C C 三式相加 l1 l2 l1 l3 l1 l4 当杆1处于AB 位置 AC D l1 l2 l3 l4 2 3 l2 l1 l3 l4 l1 l4 l2 l3 2 1 l2 l1 l4 l3 l1 l3 l2 l4 2 2 当杆1处于AB 位置 AC D 曲柄l1 连杆l2 摇杆l3 机架l4 当AB能摆至与连杆共线的极位AB 及AB 时 能顺利通过 整转副 L1最短 分析 一 铰链四杆机构有整转副的条件 l1 l4 l3 l2 结论 整转副的条件 最短与最长杆之和小于其它两杆之和 二 曲柄存在条件 转动副为整转副 1 曲柄存在条件 2 推论 实例分析 AB 70 BC 90 CD 110 AD 40 1 最短与最长杆之和小于其它两杆和 2 最短杆在连架杆或机架上 满足条件1 1 最短杆在机架上 2 最短杆在机架邻边 3 最短杆在机架对边 双曲柄机构 曲柄摇杆机构 双摇杆机构 AD CD 40 110 150 AB BC 160 当 AD为机架 AB或DC为机架 BC为机架 双曲柄机构 曲柄摇杆机构 双摇杆机构 二 死点位置三 压力角和传动角 三 曲柄摇杆机构的主要特性P 21 一 急回运动 工作行程 空回行程 B2 B1 2 摇杆C2 C1 1 2 而 不变 B1 B2 1 摇杆C1 C2 工作行程时间 空回行程时间 曲柄 主 匀速转动 顺 摇杆 从 变速往复摆动 极位 曲柄与连杆共线 B1 B2 摇杆极位C1 C2 缩短非生产时间 提高生产率 例 牛头刨床 往复式输送机 其运动特性 行程速度变化系数 行程速比系数 K 极位夹角 摇杆处于两极位时 对应曲柄所夹锐角 K 急回运动性质 2 5 曲柄摇杆机构曲柄主动 急回 2 4 二 压力角和传动角P 30 1 压力角 2 传动角 BC是二力杆 驱动力F沿BC方向 作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度VC之间所夹的锐角 连杆与从动杆所夹锐角 有效力F sin 40 有效力F cos 方便 传动角 90 的余角 VC沿导轨 CD 分析 压力角 从动件受力作用点的速度方位线与力的作用线所夹的锐角 传动角 90 压力角越小 即传动角越大 有用的分力越大 所以传动角是衡量机构受力大小的一个重要参数 三 死点位置P 31 从动件与连杆共线 卡死 当摇杆为主动件 而曲柄AB与连杆BC共线时 摇杆CD处于极位 CD 主 通过连杆加于曲柄的驱动力F正好通过曲柄的转动中心A 不能产生使曲柄转动的力矩 图2 4曲柄摇杆机构 图2 25 存在死点条件 有极限位置 从动件与连杆共线 措施 曲柄摇杆机构摇杆主动 死点 死点 0 90 作业 P 372 1 2 3 主要内容 1 铰链四杆机构有整转副的条件2 铰链四杆机构的基本特性 急回特性和死点位置 2 3平面四杆机构的设计P 32 根据给定的运动条件 运动简图的尺寸参数 一 按照给定的行程速比系数设计四杆机构 作图法 二 按给定连杆位置设计四杆机构 作图法 三 按给定两连架杆对应位置设计四杆机构 解析法 四 按给定点的运动轨迹设计四杆机构 实验法 一 按照给定的行程速比系数设计四杆机构 1 曲柄摇杆机构 2 导杆机构 C1PC2 1 可求出极位夹角 分析 2 C1AC2 如果三点位于同一圆上 是C1C2弧上的圆周角 如何作此圆 未知A点 连OC2交圆于P点 C2C1P 90 C1C2P 90 P点 可作 P 已知 摇杆长度L3 行程速比系数K 摆角 解 1 任选D点 作摇杆两极位C1D和C2D 2 过C1作C1C2垂线C1M 3 过C1 C2 P作圆 4 AC1 L2 L1 AC2 L2 L1 L1 1 2 AC2 AC1 无数解 以L1为半径作圆 交B1 B2点 曲柄两位置 M N 在圆上任选一点A C1M与C2N交于P点 作 C1C2N 90 2 导杆机构 P 33 已知 机架长L4 K解 1 任选固定铰链中心C 作导杆两极位Cm和Cn 2 作摆角 的平分线AC 取AC L4 固定铰中心A 3 过A作导杆极位垂线AB1 AB2 L1 AB1 唯一解 m n A B1 B2 D B1 C1 B2 C2 无穷多个解 A 步骤 1 连接B1B2 C1C22 作B1B2 C1C2中垂线3 在中垂线上取一点作A D4 连AB1C1D 二 按给定连杆位置设计四杆机构 1 已知 连杆BC长L2及连杆两个位置B1C1 B2C2 固定铰A必在B1B2垂直平分线上固定铰D必在C1C2垂直平分线上 分析 1 连接B1B2 C1C2并作其垂直平分线b12 c12 2 在b12线上任取一点A 在C12 任取一点D 解 连杆给定的三个位置 铰点已给定 B1 C1 B2 C2 B3 C3 A D 步骤 1 连接B1B2 B2B3 C1C2 C2C32 作各连线中垂线3 B1B2 B2B3中垂线之交点即为点A4 C1C2 C2C3中垂线之交点即为点D5 连接AB1C1D即为所求 2 已知 连杆BC长L2及连杆三个位置B1C1 B2C2 B3C3 唯一解 图2 33步进式传送机构 图2 35连杆曲线图谱 图2 34描绘连杆曲线工具 四 按给定点的运动轨迹设计四