连杆机构.pptx
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1、项目一项目一 牛头刨床执行机构分析与设计牛头刨床执行机构分析与设计任务任务2 2 连杆机构设计连杆机构设计1 1、铰链四杆机构如何分类?在什么样的条件下、铰链四杆机构如何分类?在什么样的条件下、铰链四杆机构如何分类?在什么样的条件下、铰链四杆机构如何分类?在什么样的条件下才具有曲柄?才具有曲柄?才具有曲柄?才具有曲柄?2 2、导杆机构与滑动机构的成立条件及其应用。、导杆机构与滑动机构的成立条件及其应用。、导杆机构与滑动机构的成立条件及其应用。、导杆机构与滑动机构的成立条件及其应用。重点重点一、平面连杆机构一、平面连杆机构应用实例应用实例:二、定义二、定义:由低副(转动、移动)连接组成的平面机构
2、。由低副(转动、移动)连接组成的平面机构。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、折折叠叠床床、单单车车制动操作机构等。制动操作机构等。概述概述平面连杆机构平面连杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构滑动四杆机构滑动四杆机构(低副低副低副低副)(全部用全部用回转副回转副回转副回转副)(移动副移动副移动副移动副)3 铰链四杆机构的类型和应用铰链四杆机构的类型和应用机架机架机构的固定件机构的固定件曲柄曲柄作整周定轴回转的构件;作整周定轴回转的构件;摇杆摇杆仅能在某一角度摆动的连架杆仅能在某一角度摆动的连架杆;连架杆连架杆与机架直接联接的构件;与机架直接联接的构件;连杆连杆不与机架
3、直接联接的不与机架直接联接的构件;构件;见仿真动画见仿真动画 (四杆机构形式四杆机构形式/曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构)铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构的基本类型(1 1)曲柄摇杆机构)曲柄摇杆机构 (一个为曲柄,另一个为摇杆一个为曲柄,另一个为摇杆)(2 2)双曲柄机构)双曲柄机构 (两连架杆均为曲柄两连架杆均为曲柄)(3 3)双摇杆机构)双摇杆机构 (两连架杆均为摇杆两连架杆均为摇杆)按连架杆是曲柄还是摇杆,将其分为三种基本形式:按连架杆是曲柄还是摇杆,将其分为三种基本形式:见仿真动画见仿真动画(四杆机构形式四杆机构形式)请各举例说明请各举例说明一、一、曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构作作用用:将将
4、曲曲柄柄的的整整周周回回转转转转变变为为摇摇杆杆的的往往复复摆动。摆动。或或者者,将将摇摇杆杆的的往往复复摆摆动动转转变变为为曲曲柄柄的的整整周周回转回转。作者:潘存云教授二、二、双曲柄机构双曲柄机构作用:将等速回转转变为作用:将等速回转转变为等速等速或或变速变速回转。回转。应用实例:应用实例:作者:潘存云教授作者:潘存云教授作者:潘存云教授三、三、双摇杆机构双摇杆机构特征:特征:两个摇杆两个摇杆应用举例:应用举例:见仿真动画见仿真动画332铰链四杆机构铰链四杆机构存在曲柄存在曲柄的条件的条件铰链四杆机构中是否存在曲柄,取决于铰链四杆机构中是否存在曲柄,取决于机构机构各杆的相对长度各杆的相对长
5、度 和和 机架的选择机架的选择。最短杆与最长杆长度之和最短杆与最长杆长度之和其余两杆长度之和。其余两杆长度之和。曲柄存在的一个必要条件是:曲柄存在的一个必要条件是:杆长之和条件杆长之和条件杆长之和条件杆长之和条件见仿真动画见仿真动画1)双曲柄机构双曲柄机构满足杆长之和条件,满足杆长之和条件,且且最短杆为机架。最短杆为机架。2)曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构满足杆长之和条件,满足杆长之和条件,且且最短杆的相邻最短杆的相邻 杆为机架。杆为机架。3)双摇杆机构双摇杆机构不不满足杆长之和条件,满足杆长之和条件,或者或者最短杆对面最短杆对面 的杆为机架的杆为机架注意注意平行四边形和反向平行四边形机构都是平行四
6、边形和反向平行四边形机构都是双曲柄机构的特例。双曲柄机构的特例。平行四边形机构的动画:平行四边形机构的动画:仿真动画(平面机构仿真动画(平面机构/机构自由度机构自由度/虚约束)虚约束)反向平行四边形机构的动画:反向平行四边形机构的动画:见连杆机构动画见连杆机构动画作者:潘存云教授作者:潘存云教授作者:潘存云教授反平行四边形机构反平行四边形机构-车门开闭机构车门开闭机构反向反向铰链四杆机构类型的判定:铰链四杆机构类型的判定:曲柄摇杆曲柄摇杆1 1、曲柄摇杆曲柄摇杆2 2、双曲柄双曲柄、双摇杆机构双摇杆机构(下图的下图的铰链四杆机构铰链四杆机构均满足杆长之和条件均满足杆长之和条件)根据各杆尺寸和以
7、根据各杆尺寸和以AD边为机架,指出各铰链四杆机构的名称。边为机架,指出各铰链四杆机构的名称。a双曲柄机构双曲柄机构 b.c 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 d.双摇杆机构双摇杆机构 e.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 f.平行双曲柄机构平行双曲柄机构 g.反向双曲柄机构反向双曲柄机构 习题习题3各杆长度为各杆长度为a=25mm,b=90mm,c=75mm,d=100mm,试求:,试求:1)若杆)若杆AB是机构的主动件,是机构的主动件,AD为机架,是什么类型的机构?为机架,是什么类型的机构?2)若杆)若杆BC是机构的主动件,是机构的主动件,AB为机架,是什么类型的机构?为机架,是什么类型的机构?3)若杆)若
8、杆BC是机构的主动件,是机构的主动件,CD为机架,是什么类型的机构?为机架,是什么类型的机构?1)若杆AB是机构的主动件,AD为机架,因为lAB+lAD=(25+100)mm=125mmlBC+lCD=(90+75)mm=165mm满足杆长之和条件,主动件AB为最短构件,AD为机架将得到曲柄摇杆机构;2)同上,机构满足杆长之和条件;AB为最短构件为机架,与其相连的构件BC为主动件将得到双曲柄机构;3)若杆BC是机构的主动件,CD为机架,将得到双摇杆机构。【例例1-2-1】在在图图所所示示四四铰铰链链机机构构中中,已已知知:b50mm,c35 mm,d30mm,AD为固定件。为固定件。(1)如果
9、能成为曲柄摇杆机构,且如果能成为曲柄摇杆机构,且AB是曲柄,求是曲柄,求a的极限值。的极限值。(2)如果能成为双曲柄机构,求如果能成为双曲柄机构,求a的取值范围。的取值范围。(3)如果能成为双摇杆机构,求如果能成为双摇杆机构,求a的取值范围。的取值范围。503530 (1)如果能成为曲柄摇杆机构,且如果能成为曲柄摇杆机构,且AB是曲柄,求是曲柄,求a的极限值。的极限值。503530曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构满足满足“杆长之和条件杆长之和条件”,且最短杆,且最短杆 的邻杆为机架,即的邻杆为机架,即AB应为最短杆。应为最短杆。杆长之和条件:杆长之和条件:b+ac+d 50+a35+30 a15 AB
10、为最短杆:为最短杆:a30mm 结果:结果:结果:结果:a a15mm15mm 5035302)如果能成为双曲柄机构,求如果能成为双曲柄机构,求a的取值范围。的取值范围。双曲柄机构双曲柄机构满足满足“杆长之和条件杆长之和条件”,且且最短杆为机架,即最短杆为机架,即AD应为最短杆。应为最短杆。AD为最短杆:为最短杆:a 30mm 杆长之和条件:分别考虑杆长之和条件:分别考虑a和和b为最长杆时的情况为最长杆时的情况 a50 时,时,BC为最长杆,为最长杆,应满足应满足b+dac50+30a+35所以所以 a45 mm45mma50mm a50时,时,AB为最长杆,应为最长杆,应满足满足 a+db+
11、c a+3050+35所以所以a55 mm 50 mma55mm将两种情况下得出的结果综合,即得将两种情况下得出的结果综合,即得 45 mma55 mm 5035303)如果能成为双摇杆机构,求如果能成为双摇杆机构,求a的取值范围。的取值范围。双摇杆机构双摇杆机构不满足不满足“杆长之和条件杆长之和条件”;或最短杆的对面杆为机架,由图知此条件不成立。或最短杆的对面杆为机架,由图知此条件不成立。不满足不满足“杆长之和条件杆长之和条件”:最短杆与最长杆之和最短杆与最长杆之和其余两杆之和。其余两杆之和。应分情况讨论应分情况讨论a、b、d哪个为最长杆和最短杆的问题哪个为最长杆和最短杆的问题503530不
12、满足不满足“杆长之和条件杆长之和条件”:最短杆与最长杆之和最短杆与最长杆之和其余两杆之和。其余两杆之和。应分情况讨论应分情况讨论a为最长杆或最短杆或中间杆的问题为最长杆或最短杆或中间杆的问题这时,需按下述三种情况加以讨论:这时,需按下述三种情况加以讨论:这时,需按下述三种情况加以讨论:这时,需按下述三种情况加以讨论:a a30mm30mm时,时,时,时,ABAB为最短杆,为最短杆,为最短杆,为最短杆,BCBC为最长杆,为最长杆,为最长杆,为最长杆,则应有则应有则应有则应有 a a+b bc c+d d a a+50+5035+30 35+30 所以所以所以所以 a a 45 mm 45 mm
13、15mm15mma a30mm 30mm(a)(a)505035353030 50 mm 50 mma a30 mm30 mm时,时,时,时,ADAD为最短杆,为最短杆,为最短杆,为最短杆,BCBC为最长杆,则应有为最长杆,则应有为最长杆,则应有为最长杆,则应有 d+bd+ba a+c c30+5030+50a a+35+35 所以所以所以所以 a a 15mm 15mm 30mm30mma a45mm 45mm(b)(b)a50mm时,时,AB为最长杆,为最长杆,AD为最短杆,则应有为最短杆,则应有 a+db+ca+3050+35 所以所以 a55mm 另另外外,还还应应考考虑虑到到BC与与
14、CD杆杆延延长长成成一一直直线线时时,需需满满足足三三角角形的边长关系形的边长关系(一边小于另两边之和一边小于另两边之和),即即 ab+c+d=50+35+30 所以所以 a115mm即即 55 mm55 mma a115 mm 115 mm(c)503530 将不等式将不等式(a)和和(b)加以综合,并考虑到式加以综合,并考虑到式(c),得出,得出a的的取值范围应为取值范围应为 15 mma45mm55 mma115mm 15mm15mma a30mm 30mm 30mm30mma a45mm 45mm 55 mm55 mma a115 mm 115 mm(a)(b)(c)训练:习题训练:习
15、题4某铰链四杆机构中,已知两连架杆的长度某铰链四杆机构中,已知两连架杆的长度lAB80,lCD120和和连杆长度连杆长度lBC150。试讨论:当机架。试讨论:当机架lAD的长度在什么范围时,的长度在什么范围时,可以获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构或双摇杆机构。可以获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构或双摇杆机构。15012080 (1)曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构满满足足“杆杆长长之之和和条条件件”,且且最最短短杆杆 的邻杆为机架,即的邻杆为机架,即AB应为最短杆,应为最短杆,即即AD 80mm。杆长之和条件:杆长之和条件:15012080 AD 150 时,时,BC为最长杆为最长杆应满足应满足150+801
16、20+AD 所以所以 AD 110 AD150时,时,AD为最长杆,为最长杆,应满足应满足 AD+80150+120 AD190所以所以AD190 mm110 mm AD190mm (2)双曲双曲柄机构柄机构满足满足“杆长之和条件杆长之和条件”,且最短杆,且最短杆 为机架,即为机架,即AD 80mm。杆长之和条件:杆长之和条件:15012080150+AD120+80 所以所以 AD 50 mm AD50mm (3)双双摇摇杆杆机机构构不不满满足足“杆杆长长之之和和条条件件”,或或最最短短杆对面的杆为机架,此条件不成立。杆对面的杆为机架,此条件不成立。15012080不满足不满足“杆长之和条件
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