精密機械設(shè)計基礎(chǔ) 第5講 平面連桿機構(gòu)

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

2、力大；②便于潤滑。壽命長,,幾何形狀簡單——便于加工，成本低。,3、缺點：,①只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律；,②設(shè)計復(fù)雜；,重點：平面四桿機構(gòu)的基本表示形式及其設(shè)計,§5-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及其演化,鉸鏈四桿機構(gòu),AD：機架AB、CD：連架桿BC：連桿,連架桿：定軸轉(zhuǎn)動連 桿：平面一般運動,所有運動副均為轉(zhuǎn)動副的平面四桿機構(gòu)。,§5-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及其演化,1 曲柄搖桿機構(gòu),AB：曲柄C

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

4、柄搖桿機構(gòu),雙曲柄機構(gòu),雙搖桿機構(gòu),曲柄搖桿機構(gòu),§5-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及其演化,曲柄搖塊機構(gòu),擺動導(dǎo)桿機構(gòu),曲柄搖桿機構(gòu),,,變換構(gòu)件的形態(tài),§5-2 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及其演化,,,擴大運動副尺寸,§5-3 平面四桿機構(gòu)的工作特性,設(shè)計：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 平面四桿機構(gòu)的工作特性,2.連架桿或機架之一為最短桿。,曲柄存在的條件：,1. 最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)≤其他兩桿長度之和稱為桿長條件。,若以最短桿件為機架，則構(gòu)成雙曲柄機

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

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

8、,在曲柄搖桿機構(gòu)中，當曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩個極限位置，簡稱極位。,當曲柄以ω逆時針轉(zhuǎn)過180°+θ時，搖桿從C1D位置擺到C2D。,所花時間為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 平面四桿機構(gòu)的工作特性,曲柄以ω繼續(xù)轉(zhuǎn)過180°-θ時,搖桿從C2D,位置擺到C1D,所花時間為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動。,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)計新機械時，往往先給定K值，于是:,,,§5-3 平面四桿機構(gòu)的工作特性,§5-3 平面四桿機構(gòu)的工作特性,§5-3 平面四桿機構(gòu)的工作特性,壓力角 a ：受力方向和運動方向所夾的銳角,傳動角 g ：壓力角的余角,§5-3 平面四桿機構(gòu)的工作特

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