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第三章 平面连杆机构及其设计.doc

上传人:kuailexingkong 文档编号:1145733 上传时间:2018-06-15 格式:DOC 页数:13 大小:2.10MB
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1、第三章 平面连杆机构及其设计(一)教学重点:平面连杆机构的特点;铰链机构有曲柄存在的条件;行程速比系数和传动角;常用平面四杆机构的运动设计。(二)本章难点:铰链机构有曲柄存在的条件;四杆机构的运动设计。(三)教学目标:理解急回特性及行程速比系数、压力角和传动角、死点等概念。能用铰链四杆机构有曲柄的条件判别铰链四杆机构的类型。会作极位夹角、压力角和传动角、死点。初步掌握四杆机构设计的图解法,了解四杆结构设计的解析法。3-1 平面连杆机构的特点及其设计的基本问题一、什么是连杆机构?全部由低副连接构件而成的机构。二、连杆机构的优缺点1、优点(1)面接触压强小,便于润滑制造简单,靠本身的几何封闭保持接

2、触。(2)改变构件尺寸可得到从动件各种不同的运动规律。(3)运用连杆曲线,可以得到各种不同的运动轨迹2、缺点(1)设计困难和繁复,一般只能近似满足要求。(2)构件增多时,累积误差较大,同时使效率降低,自锁的可能性增大。(3)构件作平面复杂运动,惯性力不容易平衡,故只适于低速运动。三、连杆设计的基本问题1、实现构件给定位置2、实现已知运动规律3、实现已知运动轨迹根据其构件间的相对运动分为平面或空间连杆机构。根据构件数目分为四杆机构、五杆机构。广泛应用的是平面四杆机构,而且它是构成和研究平面多杆机构的基础。四、平面连杆机构的主要特点:(1)优点:能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律;低副不易磨损而又

3、易于加工以及能由本身几何形状保持接触等。(2)缺点:连杆机构作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难以完成平衡;连杆机构较难准确地实现预期的运动规律,设计方法也较复杂。本章主要讨论平面四杆机构的基本的基本类型、主要工作特性及常用设计方法。3-2 平面四杆机构的基本形式及其演化一、 铰链四杆机构所有运动副全为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构。1、 曲柄摇杆机构整转副、摆动副牛头刨床横向自动进给机构 脚踏砂轮机构 2、 双摇杆机构B、D 均为摆动副鄂式起重机 夹紧机构3、双曲柄机构A、D 均为整转副双曲柄机构 平行四边形机构二、 含一个移动副的四杆机构对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构三、 含两个移动副

4、的四杆机构C 3AB124eAB12 34eCAB1 2 34C1234AB3-3 平面四杆机构的主要工作特性一、 转动副为整转副的充分必要条件铰链四杆机构中某个转动副是否为整转动副取决于四个构件的相对长度关系。考虑到机构中任意两构件之间的相对运动关系与其中哪个构件为机架无关,故可针对铰链四杆运动链分析转动副为整转动副的充分必要条件。及 cbdacbad1)当 d a 时,则 a b d c a c db 分别相加得: a c a b ad ( a 最短) 2)当 a d 时,则 a b d c d c a b分别两两相加得: d c d b d a (a 最短) 结论:1、 连架杆与机架中必

5、有一杆为最短杆。2、 最短杆+最长杆其他二杆长度之和。思考:1、 连杆为最短杆?2、 不等式不成立呢?二、行程速度变化系数对于原动件(曲柄)作匀速定轴转动、从动件相对于机架作往复运动的连杆机构,从动件正行程和反行程的位移量相同,而所需时间不相等,因此从动件正反两个行程的平均速度也就不相等。这种现象称为机构的急回特性。1、 极位夹角从动件处于两极限位置时曲柄间所夹的角称为极位夹角.2 、行程速度变化系数 /2112tck度从 动 件 工 位 行 程 平 均 速从 动 件 空 行 程 平 均 速 度18021o只要 就有急回作用.k解出 o1设计时先确定 k=12 然后计算 再根据 设计其他构件尺

6、寸. 三、压力角和传动角1、机构压力角从动件受力方向与作用点处速度方向所夹的锐角称作机构压力角.可见 愈小愈好。cosFt2、机构传动角压力角的余角 即 o90可见 愈大愈好。sinFt3、 最小传动角 o40min机械设计时校核。4、 最小传动角的可能位置当BCD 为锐角时 BCD当BCD 为钝角时 O180找出BCD 最小与最大即可。曲柄与机架重迭与拉直共线都可能使 最小。四、 死点位置1、死点的出现对曲柄摇杆机构摆杆为主动件时,当曲柄与连杆共线时 =90,ABCDabcdFFtFncVminmax=0摇 杆 无 法 推 动 曲 柄 , 称 机 构 的 死 点 位 置 . Dabd1B2B

7、1C2Cc ca bAB2、 死点的避免a.机构错开排列b.利用惯性闯过死点3、死点的利用34 实现连杆给定位置的平面四杆机构设计一、连杆上铰链 B、C 的位置及连杆预定的二至三个位置求转动副 A、D。二个预定位置,AD 无穷多解。借助辅助条件,三个位置有确定解。四五个位置求解较难.可参考李学荣著四连杆机构综合概论四杆机构无论何为机架,其相互位置,运动关系是不变的。二、连杆位置用连杆平面上任意两点表示已知连杆平面上任意两点的三个预期位置,两固定铰链中心位置,求确定连杆及两连架杆的长度。3-5 实现已知运动规律的平面四杆机构设计一、按给定两连架杆对应位移设计四杆机构如上图已知构件 AB 和机架 AD 的长度,要求构件 AB 和 CD 上第一标线 DE 能在运动中占 据三组预定的位置.求 C 能满足要求。作E 1B2DE 2B2DE 1B3DE 3B3D分别作 B1B2,B 2B3的中垂线其交点即 C.如果 A 处成为移动副,则也可绕 D 点进行反转。规律把转动副待定的连架杆作为机架反转。二、按给定从动件行程和行程速度变化系数设计四杆机构设已知摆杆长度 CD 摆角 及行程速度变化系数 K。要求设计此曲柄摇杆机构。

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