曲柄摇杆机构.pptx
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1、应用实例:应用实例:内内燃燃机机、鹤鹤式式吊吊、火火车车轮轮、牛牛头头刨刨床床、开开窗窗户户支支撑撑、公公共共汽汽车车开开关关门门、折折叠叠伞伞、折叠床、折叠床、各种健身器材等。各种健身器材等。优点:优点:1.采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损。采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损。2.构件接触面多为圆柱面或平面构件接触面多为圆柱面或平面,形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。3.构件间接触自封闭构件间接触自封闭,不需外力保持构件间的接触。不需外力保持构件间的接触。4.改变杆的相对长度,从动件运动规律不同。改变杆的相对长度,从动件
2、运动规律不同。5.连杆曲线丰富。可满足不同要求。连杆曲线丰富。可满足不同要求。定义:由低副(转动、移动)连接组成的平面机构。定义:由低副(转动、移动)连接组成的平面机构。一、平面连杆机构第1页/共100页缺点:缺点:1.构件和运动副多,累积误差大、运动精度低、效率低构件和运动副多,累积误差大、运动精度低、效率低。2.产生动载荷(惯性力),不适合高速。产生动载荷(惯性力),不适合高速。3.设计复杂设计复杂4.对任意运动规律和轨迹难以精确实现对任意运动规律和轨迹难以精确实现一、平面连杆机构第2页/共100页铰链四杆机构的基本形式铰链四杆机构的基本形式运动副都是转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构。
3、在铰链四杆机构中,固定不动的构件4是机架机架,与机架4相连的构件1和3称为连架杆连架杆,不与机架相连的构件2称为连杆连杆。相对于机架能做整周转动的连架杆称为曲柄曲柄;只能在一定角度范围内往复摆动的连架杆称为摇杆摇杆。一、平面连杆机构第3页/共100页ABC1243D雷达天线俯仰机构基本设计基本设计实现已知的运动规律实现已知的运动规律一、平面连杆机构第4页/共100页缝纫机脚踏板机构基本设计基本设计实现已知的运动规律实现已知的运动规律一、平面连杆机构第5页/共100页搅拌机CBADE要求连杆上E点的轨迹为一条卵形曲线基本设计基本设计实现已知的轨迹实现已知的轨迹一、平面连杆机构第6页/共100页1
4、.1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构两连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构。雷达天线俯仰角调整机构,是曲柄摇杆机构的应用实例之一。在曲柄摇杆机构中,也可以以摇杆为主动件,曲柄为从动件,将主动摇杆的往复摆动转化为从动曲柄的整周转动。如缝纫机踏板机构。一、平面连杆机构第7页/共100页跑步机一、平面连杆机构第8页/共100页2.2.双曲柄机构双曲柄机构两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构,称为双曲柄机构双曲柄机构。惯性筛惯性筛一、平面连杆机构第9页/共100页主动曲柄等速转动,从动曲柄一般为变速转动,插床六杆机构是以双曲柄机构为基础扩展而成的。在双曲柄机构中有一种特殊机构,连杆与
5、机架的长度相等、两个曲柄长度相等且转向相同的双曲柄机构,称为平行四边形平行四边形机构机构。插床六杆机构插床六杆机构 机车车轮平行四边形机构机车车轮平行四边形机构 一、平面连杆机构第10页/共100页一、平面连杆机构第11页/共100页 平行四边形机构有以下三个运动特点:(1 1)两曲柄转速相等)两曲柄转速相等机车车轮联动机构。(2 2)连杆始终与机架平行)连杆始终与机架平行天平机构、所示的摄影车升降机构。机车车轮联动机构机车车轮联动机构天平机构天平机构 摄影车升降机构摄影车升降机构 一、平面连杆机构第12页/共100页 (3 3)运动的不确定性)运动的不确定性为了克服运动的不确定性,可以对从动
6、曲柄施加外力,或利用飞轮及构件本身的惯性作用。也可以采用辅助曲柄等措施解决。平行四边形机构平行四边形机构 带有辅助构件的平行四边形机构带有辅助构件的平行四边形机构一、平面连杆机构第13页/共100页 对于两个曲柄转向相反的情况,即连杆与机架的长度相等,两个曲柄长度相等所组成的转向相反的双曲柄机构称为反平行四边形机构。反平行四边形机构。反平行四边形机构不具备平行四边形机构前述两个运动特征。车门启闭机构就是反平行四边形机构的应用实例。反平行四边形机构反平行四边形机构 车门启闭机构车门启闭机构 一、平面连杆机构第14页/共100页 3.3.双摇杆机构双摇杆机构 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构,称为双
7、摇杆机构双摇杆机构。常用于操纵机构、仪表机构等。如图所示港口起重机机构,可实现货物的水平移动,以减少功率消耗。在双摇杆机构中若两摇杆长度相等,称为等腰梯形机构等腰梯形机构。等腰梯形机构的运动特性是两摇杆摆角不相等。如图所示的汽车、拖拉机前轮转向机构。港口起重机机构图港口起重机机构图 车辆前轮转向机构车辆前轮转向机构 一、平面连杆机构第15页/共100页港口起重机选择连杆上合适的点,轨迹为近似的水平直线一、平面连杆机构第16页/共100页车辆的前轮转向机构ABCDABCD一、平面连杆机构第17页/共100页一、平面连杆机构第18页/共100页一、平面连杆机构第19页/共100页曲柄摇杆机构回转副
8、D移动副曲柄滑块机构演化演化1转动副变为移动副转动副变为移动副一、平面连杆机构第20页/共100页曲柄滑块机构(偏距e)对心曲柄滑块机构,e=0应用:应用:偏置曲柄滑块机构,e0滑块运动线与曲柄回转中心共线活塞式内燃机,空气压缩机,冲床等。滑块运动线与曲柄回转中心不共线特点:曲柄等速回转,滑块具有急 回特性。一、平面连杆机构第21页/共100页一、平面连杆机构第22页/共100页偏心轮的演化过程演化演化2扩大转动副扩大转动副一、平面连杆机构第23页/共100页曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双摇杆机构双摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构导杆机构导杆机构摇块
9、机构摇块机构 定块机构定块机构(直动滑杆机构直动滑杆机构)演化演化3变换机架变换机架一、平面连杆机构第24页/共100页314A2BC定块机构手摇唧筒BC3214AABC3214定块机构的应用一、平面连杆机构第25页/共100页(若1能绕A整周相对转动,则存在两个特殊位置)a+db+c (1)bc+d-a即a+bc+d (2)ctt2 2 V V2 2 V V1 1摇杆的这种特性称为急回运动。摇杆的这种特性称为急回运动。称称K为行程速比系数。为行程速比系数。且且越大,越大,K值越大,急回性质越明显。值越大,急回性质越明显。只要只要 0,就有就有 KK1设计新机械时,往往先给定设计新机械时,往往
10、先给定K值,于是值,于是:一、平面连杆机构第30页/共100页一般为锐角,原动件等速整周转动;输出构件往复运动;0。机构输出构件具有急回特性的条件:一、平面连杆机构第31页/共100页一、平面连杆机构第32页/共100页 在不计重力、摩擦在不计重力、摩擦力、惯性力的条件下,机力、惯性力的条件下,机构中输出件所受主动力的构中输出件所受主动力的方向线与该受力点的绝对方向线与该受力点的绝对速度方向线所夹的锐角。速度方向线所夹的锐角。压力角的余角,压力角的余角,=900-。1、压力角、压力角2、传动角、传动角FF1F21ABCD234V 越小,越小,越大,则机构传力性能越好越大,则机构传力性能越好。一
11、、平面连杆机构第33页/共100页最小传动角最小传动角的确定的确定F1vcDFCABF21234abcd则则图示铰链四杆机构中,原动件为图示铰链四杆机构中,原动件为AB。各杆长度为:。各杆长度为:a、b、c、d。由图可见,由图可见,与与机构的机构的BCD有关。有关。在在ABD和和BCD中,中,由余弦定理得:由余弦定理得:一、平面连杆机构第34页/共100页1 1)当)当BCD 900时,时,=1800-BCD,则,则min=1800-BCDmax,由公式可知,当,由公式可知,当=1800时,时,有有BCDmax。即曲柄与机架拉值共线时,机构将出现。即曲柄与机架拉值共线时,机构将出现最大值。最大
12、值。4vcABCDF123DAC2B2 一、平面连杆机构第36页/共100页机构的死点位置机构的死点位置1死点死点 图示曲柄摇杆机构,摇杆图示曲柄摇杆机构,摇杆CD为主动件,当机构处于连杆为主动件,当机构处于连杆与从动曲柄共线的两个位置时,与从动曲柄共线的两个位置时,出现了传动角出现了传动角o。的情况。的情况。这时主动件这时主动件CD通过连杆作用于通过连杆作用于从动件从动件AB上的力恰好通过其回上的力恰好通过其回转中心,所以不能使构件转中心,所以不能使构件AB转转动而出现动而出现“顶死顶死”现象。机构的现象。机构的此种位置称为此种位置称为死点。死点。一、平面连杆机构第37页/共100页 机构中
13、从动件与连杆共线的位置称为机构中从动件与连杆共线的位置称为机构的死点位置。机构的死点位置。2.死点的利用:死点的利用:B2AB1C1DC2地面地面飞机起落架机构飞机起落架机构若以夹紧、增力等为目的,则机构的死点位置可以加以利用。若以夹紧、增力等为目的,则机构的死点位置可以加以利用。一、平面连杆机构第38页/共100页对传动机构来说,有死点是不利的,应采取措施对传动机构来说,有死点是不利的,应采取措施使其顺利通过。使其顺利通过。3.3.死点的克服死点的克服 措施:措施:加装飞轮,增大惯性;加装飞轮,增大惯性;安装辅助连杆;安装辅助连杆;几组机构错位安装。几组机构错位安装。一、平面连杆机构vBB2
14、C2踏板踏板缝纫机主运动机构缝纫机主运动机构脚脚AB1C1DFB 第39页/共100页一、平面连杆机构第40页/共100页一、平面连杆机构第41页/共100页一、平面连杆机构第42页/共100页一、平面连杆机构第43页/共100页一、平面连杆机构第44页/共100页应用应用配气机构配气机构绕线机构绕线机构二、凸轮机构第45页/共100页靠模机构靠模机构进刀机构进刀机构二、凸轮机构第46页/共100页凸轮机构由凸轮凸轮1、从动件从动件2、机架机架3三个基本构件及锁合装锁合装置置组成。是一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件,通常作连续等速转动,从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动
15、规律作往复移动或摆动。二、凸轮机构第47页/共100页优点优点:只要正确地设计和制造出凸轮的 轮廓曲线,就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动,而且设计简单;凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。缺点缺点:凸轮与从动件之间为点或线接触,故难以保持良好的润滑,容易磨损。凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。二、凸轮机构第48页/共100页连杆机构和凸轮机构对比:平面连杆机构虽然应用广泛,但它只能近似地实现给定的运动规律,且设计比较复杂。当从动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂运动规律工作时,则常采用凸轮机构。二、凸轮机构第49
16、页/共100页分类分类1.1.按凸轮的形状分:按凸轮的形状分:2.2.按从动杆运动形式分按从动杆运动形式分:3.3.按从动杆形状分:按从动杆形状分:盘形、移动、圆柱盘形、移动、圆柱移动(直动)、摆动移动(直动)、摆动尖顶、滚子、平底尖顶、滚子、平底二、凸轮机构第50页/共100页盘形凸轮二、凸轮机构第51页/共100页移动凸轮二、凸轮机构第52页/共100页圆柱凸轮二、凸轮机构第53页/共100页2、推程及推程运动角dt,尖底偏置直动推杆盘形凸轮机构1、基圆:凸轮轮廓上最小向径 r0为半径的圆基本术语6、偏距e,偏距圆4、回程及回程运动角dh3、远休止角ds5、近休止角ds行程:h(最大位移)
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