第讲平面连杆机构.ppt

* 精密机械设计基础 第五讲 平面连杆机构 内 容 提 示 平面连杆机构的特点 铰链四杆机构的基本形式及其演化 平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念 平面四杆机构的设计 若干刚性构件通过低副联接而成的机构，称为连杆机构。 §5-1 平面连杆机构的特点 §5-1 平面连杆机构的特点 平面连杆机构的特点： ③只用于速度较低的场合。 1、能实现多种运动形式。如：转动，摆动，移动，平面运动 2、运动副为低副： 面接触： ①承载能力大；②便于润滑。寿命长 几何形状简单——便于加工，成本低。 3、缺点： ①只能近似实现给定的运动规律； ②设计复杂； 重点：平面四杆机构的基本表示形式及其设计 §5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化 铰链四杆机构 铰链四杆机构的基本形式 AD：机架 AB、CD：连架杆 BC：连杆 连架杆：定轴转动 连 杆：平面一般运动 所有运动副均为转动副的平面四杆机构。 A B C D §5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化 1 曲柄摇杆机构 AB：曲柄 CD：摇杆 §5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化 2 双曲柄机构 AB：曲柄 CD：曲柄 §5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化 AB：摇杆 CD：摇杆 3 双摇杆机构 §5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化 铰链四杆机构的演化 转动副转化为移动副 §5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化 偏置曲柄滑块机构 对心曲柄滑块机构 §5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化 取不同构件作机架 曲 柄 摇 杆 机 构 双 曲 柄 机 构 双 摇 杆 机 构 曲 柄 摇 杆 机 构 §5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化 曲 柄 摇 块 机 构 摆 动 导 杆 机 构 曲柄摇杆机构 变换构件的形态 §5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化 扩大运动副尺寸 §5-3 平面四杆机构的工作特性 设计：潘存云 l1 l2 l4 l3 C’ B’ A D C” l1 l2 l4 l3 A D l4- l1 l2≤(l4 – l1)+ l3 则由△B’C’D可得： 则由△B”C”D可得： l1+ l4 ≤ l2 + l3 l3≤(l4 – l1)+ l2 AB为最短杆 → l1+ l2 ≤ l3 + l4 将以上三式两两相加得： l1≤ l2, l1≤ l3, l1≤ l4 → l1+ l3 ≤ l2 + l4 曲柄存在的条件： §5-3 平面四杆机构的工作特性 2.连架杆或机架之一为最短杆。 曲柄存在的条件： 1. 最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和称为杆长条件。 若以最短杆件为机架，则构成双曲柄机构；若以最短杆件相对的杆为机架，则构成双摇杆机构；若以最短杆任一相邻杆为机架，则构成曲柄摇杆机构 ⑴ AD杆为最短杆(0?AD ? 20) 例1 已知铰链四杆机构ABCD，其中AB?20mm，BC?50mm，CD?40mm,AD为机架。改变AD杆长，分析机构的类型变化。 a B b A D d C c 机构有整转副的条件：AD?50 ? 20?40 AD?10mm 最长杆 整转副 整转副 最短杆 D C a B b A d c 双曲柄机构 ⑵ AD杆长介于最短杆与最长杆之间(20?AD?50) 机构有整转副的条件：20?50? AD?40 AD?30mm a B b A D d C c 最短杆 最长杆 整转副 整转副 曲柄摇杆机构 a B b A D d C c ⑶ AD杆为最长杆(50 ? AD?110) 机构有整转副的条件：AD?20?40?50 最长杆 最短杆 AD?70mm a B b A D d C c 整转副 整转副 曲柄摇杆机构 当10?AD?30和70?AD?110时，由于不满足杆长条件，机构无整转副，为双摇杆机构。 a B b A D d C c §5-3 平面四杆机构的工作特性 急回特性： 表示回程所用时间小于工作行程所用时间 在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。 当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置摆到C2D。 所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有： 此两处曲柄之间的夹角θ称为极位夹角。 §5-3 平面四杆机构的工作特性 曲柄以ω继续转过180°-θ时,摇杆从C2D,位置摆到C1D,所花时间为t2 ,平均速度为V2 ,那么有： 显然：t1 t2 V2 V1 摇杆的这种特性称为急回运动。 称K为行程速比系数。 且θ越大，K值越大，急回性质越明显。 只要 θ ≠ 0 ， 就有 K1 设计新机械时，往往先给定K值，于是: A D a b d 曲柄