精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第5講 平面連桿機(jī)構(gòu)

1、精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ),第五講 平面連桿機(jī)構(gòu),內(nèi) 容 提 示,平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件和幾個(gè)基本概念平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),若干剛性構(gòu)件通過低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)，稱為連桿機(jī)構(gòu)。,§5-1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),§5-1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),③只用于速度較低的場(chǎng)合。,1、能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式。如：轉(zhuǎn)動(dòng)，擺動(dòng)，移動(dòng)，平面運(yùn)動(dòng),2、運(yùn)動(dòng)副為低副：,面接觸： ①承載能

2、力大；②便于潤(rùn)滑。壽命長(zhǎng),,幾何形狀簡(jiǎn)單——便于加工，成本低。,3、缺點(diǎn)：,①只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；,②設(shè)計(jì)復(fù)雜；,重點(diǎn)：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本表示形式及其設(shè)計(jì),§5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),AD：機(jī)架AB、CD：連架桿BC：連桿,連架桿：定軸轉(zhuǎn)動(dòng)連 桿：平面一般運(yùn)動(dòng),所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)。,§5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化,1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu),AB：曲柄C

3、D：搖桿,§5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化,2 雙曲柄機(jī)構(gòu),AB：曲柄CD：曲柄,§5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化,AB：搖桿CD：搖桿,3 雙搖桿機(jī)構(gòu),§5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化,轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副,,§5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化,,,偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu),,對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu),§5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化,取不同構(gòu)件作機(jī)架,曲

4、柄搖桿機(jī)構(gòu),雙曲柄機(jī)構(gòu),雙搖桿機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu),§5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化,曲柄搖塊機(jī)構(gòu),擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu),,,變換構(gòu)件的形態(tài),§5-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化,,,擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)副尺寸,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,設(shè)計(jì)：潘存云,,,l4- l1,l2≤(l4 – l1)+ l3,則由△B’C’D可得：,則由△B”C”

5、D可得：,l1+ l4 ≤ l2 + l3,l3≤(l4 – l1)+ l2,AB為最短桿,→ l1+ l2 ≤ l3 + l4,將以上三式兩兩相加得： l1≤ l2, l1≤ l3, l1≤ l4,→ l1+ l3 ≤ l2 + l4,,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,2.連架桿或機(jī)架之一為最短桿。,曲柄存在的條件：,1. 最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)≤其他兩桿長(zhǎng)度之和稱為桿長(zhǎng)條件。,若以最短桿件為機(jī)架，則構(gòu)成雙曲柄機(jī)

6、構(gòu)；若以最短桿件相對(duì)的桿為機(jī)架，則構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)；若以最短桿任一相鄰桿為機(jī)架，則構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu),⑴ AD桿為最短桿(0?AD ? 20),例1 已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD，其中AB?20mm，BC?50mm，CD?40mm,AD為機(jī)架。改變AD桿長(zhǎng)，分析機(jī)構(gòu)的類型變化。,機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：AD?50 ? 20?40,,AD?10mm,最長(zhǎng)桿,整轉(zhuǎn)副,整轉(zhuǎn)副,最短桿,,雙曲柄機(jī)構(gòu),⑵ AD桿長(zhǎng)介于最短桿與最長(zhǎng)桿之間(20?AD?50),

7、機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：20?50? AD?40,AD?30mm,,最短桿,最長(zhǎng)桿,,整轉(zhuǎn)副,整轉(zhuǎn)副,曲柄搖桿機(jī)構(gòu),⑶ AD桿為最長(zhǎng)桿(50 ? AD?110),機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：AD?20?40?50,,最長(zhǎng)桿,最短桿,AD?70mm,整轉(zhuǎn)副,整轉(zhuǎn)副,曲柄搖桿機(jī)構(gòu),,當(dāng)10?AD?30和70?AD?110時(shí)，由于不滿足桿長(zhǎng)條件，機(jī)構(gòu)無(wú)整轉(zhuǎn)副，為雙搖桿機(jī)構(gòu)。,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,表示回程所用時(shí)間小于工作行程所用時(shí)間

8、,在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，搖桿位于兩個(gè)極限位置，簡(jiǎn)稱極位。,當(dāng)曲柄以ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)過180°+θ時(shí)，搖桿從C1D位置擺到C2D。,所花時(shí)間為t1 , 平均速度為V1,那么有：,,此兩處曲柄之間的夾角θ稱為極位夾角。,,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,曲柄以ω繼續(xù)轉(zhuǎn)過180°-θ時(shí),搖桿從C2D,位置擺到C1D,所花時(shí)間為t2 ,平均速度為V2 ,那么有：,顯然：t1 >t2 V2

9、 > V1,搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動(dòng)。,稱K為行程速比系數(shù)。,且θ越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。,只要 θ ≠ 0 ， 就有 K>1,設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定K值，于是:,,,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,壓力角 a ：受力方向和運(yùn)動(dòng)方向所夾的銳角,傳動(dòng)角 g ：壓力角的余角,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特

10、性,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,所謂死點(diǎn)位置就是指從動(dòng)件的傳動(dòng)角等于零或者壓力角等于90時(shí)機(jī)構(gòu)所處的位置。,如何確定機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置？,分析B、C點(diǎn)的壓力角,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,§5-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的工作特性,g,= 0 a = 90°,有效分力等于零,搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲柄兩次共