机械原理连杆机构分析和设计
二、压力角和传动角*
压力角:连杆作用于从动件上的力方向与该点速度方向的夹角。 传动角:压力角的余角。设计时满足一定条件。最小传动角计算,
与原动件运动角之间的关系。
三、急回运动和行程速比系数*
1. 极位夹角 2. 行程速比系数 3. 急回作用与急回机构 偏置曲柄滑块机构、导杆机构、曲柄摇杆机构
滑块机构急回特性
运动、动力
运动 目的:是Βιβλιοθήκη 计新机械和了解现有机械运动、动力性能的基础。 方法:图解、解析、实验法。 内容:已知原动件的运动,求其它构件的运动。 动力 目的:是影响机械运动和动力性能的重要参数;是决定构件尺
寸和结构形状的重要依据。 方法:低速机械——静力分析,高速(重载)机械——动态静
力分析 内容:确定运动副反力,求平衡力或力矩
二、连杆机构特点*
1、面接触,单位面积所承受的力较小,且便于润滑,磨损小—满足重 载机械要求
2、运动副元素形状为面——制造精度高
3.运动副接触依靠自身几何形状来封闭,无需外载荷作用
4.*连杆曲线运动轨迹的任意性,能实现多种运动规律或运动轨迹要求
5.连杆机构可以实现运动转换,如:回转
移动
6.连杆机构设计的近似性
二、机构演化*
1.改变构件形状、相对尺寸或运动副尺寸,转动副演化为移动副 1) 曲柄摇杆机构——偏置曲柄滑块机构——对心曲柄滑块机构
—正弦机构 2) 曲柄摇杆机构——偏心轮机构 2. 取不同构件为机架 1) 曲柄摇杆机构——双曲柄机构——双摇杆机构 2) 曲柄滑块机构: 转动导杆机构(牛头刨床) 摆动导杆机构(书3-18牛头刨床) 曲柄摇块机构(自卸卡车) 移动导杆机构(定块机构)(手摇唧筒)
第三章 连杆机构分析和设计
3-1 概述 * 3-2 平面四杆机构的基本类型及其演化 3-3 平面四杆机构有曲柄的条件及几个基本概念 3-4 平面四杆机构的运动分析 3-5 平面四杆机构的力分析和机械效率 3-6 平面四杆机构设计 3-7 机器人操作机——开式链机构及其运动分析
3-1 概述
一、连杆机构定义 二、连杆机构特点 三、本章内容
a)θ=0 , k=1 -------无急回特性 (对心曲柄滑块机构) b)θ ≠0 ,k>1-------有急回特性(偏置曲柄滑块机构)
导杆机构急回特性
a) θ ≠0 ,k>1- -------有急回特性 (转动导杆机构) b)θ ≠0 ,k>1-------有急回特性(摆动导杆机构)
四、死点位置*
3-3 平面四杆机构有曲柄的条件及 几个基本概念
一、铰链四杆机构有曲柄的条件 二、压力角和传动角 三、急回运动和行程速比系数 四、死点位置
一、铰链四杆机构
有曲柄的条件 *
一、铰链四杆机构有曲柄的条件 *
1. 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆之和 2. 最短杆是连架杆或机架 推论 1. 不满足上述两条件,但能构成四杆机构,得到双摇杆机构 2. 若满足上述条件: 最短杆为机架——双曲柄机构 最短杆相邻两杆为机架——曲柄摇杆机构 最短杆对边杆为机架——双摇杆机构
先求解速度瞬心,后进行速度(角速度)分析 1)平面低副机构 铰链四杆机构:求输出构件的角速度,或输入输出构件角速度之比 曲柄滑块机构:求滑块速度 2)平面高副机构 齿轮机构/摆动从动件盘形凸轮机构:求角速度之比 平底从动件盘形凸轮机构:求平底速度
内容:进行位移、速度、加速度分析。 已知原动件的运动,求其它构件的运动。
目的:是分析、了解、评价现有机械的工作运动、动力性能, 及设计和优化新机械的基础。了解机械运动空间、运动干涉, 运动工作要求。
方法:图解、解析、实验法。
二、用速度瞬心法作平面机构速度分析
应用:构件数较少的机构。不能进行加速度分析。 1.速度瞬心 2.速度瞬心求法 3.用速度瞬心进行机构速度分析
2.速度瞬心求法
1)两构件直接接触 2)两构件不直接接触
1)两构件直接接触
转动副:铰链中心 移动副:垂直于导路的无穷远处 高副:纯滚动——接触点,相对滚动——接触点的法 线方向,具体根据第三方条件决定
2)两构件不直接接触
三心定理:三个彼此做平面相对运动的构件 共有3个瞬心,且位于同一直线上。
3.用速度瞬心进行机构速度分析
1. 死点位置:曲柄与连杆共线(摇杆为主动件) 2. 解决措施:惯性构件、错位机构布置 3. 应用:飞机起落架、夹具
3-4 平面四杆机构的运动分析
一、研究机构运动分析的目的和方法 二、用速度瞬心法作平面机构速度分析 三、用解析法进行平面机构的速度和加速度 分析
一、研究机构运动分析的目的和方法
一、连杆机构定义
定义:由若干个杆件通过低副(Lower-pair)连接而组成的机构 称为连杆机构------低副机构。
按相对运动分: *平面机构:各构件在同一平面或相互平行平面内运动。 *空间机构:所有构件不全在相互平行的平面内运动的连杆机构 按构件数分:
四杆机构、六杆机构、多杆机构
连杆机构应用: 各类机械、仪表
1)概念:
1.速度瞬心
单刚体速度瞬心:速度为0的点。
相对运动两构件速度瞬心:相对速度为0的点,或等速重合点。
类型:相对瞬心v≠0,绝对瞬心v=0
2)求法
已知:两构件重合点的相对速度 求:瞬心位置
3)速度瞬心位置和数目确定
速度瞬心位置确定
可能在构件内或也可能在构件外
瞬心数目确定
N=k(k-1)/2
7.多杆传动,存有运动副间隙,造成运动积累误差——机械效率低
8.惯性力与力矩平衡难——不宜高速传动
三、本章内容
1、 基础知识:基本类型、演化,基本知识 2. 连杆机构分析:运动、动力。 3. 连杆机构设计
满足预期位置要求(刚体导引机构), 满足预期运动规律(函数机构), 满足预期轨迹要求(轨迹机构)
3-2 平面四杆机构的基本类型及其演化 一、基本类型及应用 二、机构演化
一、基本类型及应用*
铰链四杆机构:全部运动副为转动副的四杆机构称为铰链四杆 机构,它是平面四杆机构的最基本型式。
铰链四杆机构可分为以下三种类型: 1.曲柄摇杆机构:鄂式破碎机,雷达天线 2.双曲柄机构:惯性筛 平行四边形机构——火车车轮、天平、摄影平台升降机构。 运动不确定性 反平行四边形机构——车门开闭机构 3.双摇杆机构:鹤式起重机 等腰梯形机构,汽车前轮转向机构