第03章平面连杆机构
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第三章平面连杆机构平面连杆机构是由若干构件和低副组成的平面机构,又称平面低副机构。
这种机构可以实现预期的运动规律及位置、轨迹等要求。
平面连杆机构用于各种机械中,常与机器的工作部分相连,起执行和控制的作用,在工程实际中应用十分广泛。
平面连杆机构的主要优点有:1、低副为面接触,所以压强小,易润滑,磨损少,可以承受较大的载荷。
2、构件结构简单,便于加工,构件之间的接触是由构件本身的几何约束来保持的,故工作可靠。
3、在原动件等速连续运动的条件下,当各构件的相对长度不同时,可使从动件实现多种形式的运动,满足多种运动规律的要求。
其主要的缺点有:1、运动副中存在间隙,当构件数目较多时,从动件的运动累计误差较大。
2、不容易精确地实现复杂的运动规律,机构设计相对复杂。
3、连杆机构运动时产生的惯性力难以平衡,所以不适用于高速场合。
平面连杆机构是常用的低副机构,其中以由四个构件组成的平面四杆机构应用最广泛,而且是组成多杆机构的基础。
因此本章着重讨论平面四杆机构的基本形式及在实际中的应用,理解四杆机构的运动特性及设计平面四杆机构的基本设计方法。
3.1 平面连杆机构及其应用连杆机构有平面连杆机构和空间连杆机构。
其中,若各运动构件均在相互平行的平面内运动,则称为平面连杆机构。
若各运动构件不都在相互平行的平面内运动,则称为空间连杆机构。
平面连杆机构较空间连杆机构应用更为广泛,在平面连杆机构中,结构最简单的且应用最广泛的是由四个构件所组成的平面四杆机构,其它多杆机构可看成在此基础上依次增加杆件而组成。
故本章着重介绍平面四杆连杆机构。
3.1.1铰链四杆机构的类型所有运动副均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基本形式。
如图3-1所示。
图中固定不动的构件AD是机架;与机架相连的构件AB、CD称为连架杆;不与机架直接相连的构件BC称为连杆。
连架杆中,能作整周回转的构件称为曲柄,只能作往复摆动的构件称为摇杆。
图3-1 铰链四杆机构根据两连架杆中曲柄(或摇杆)的数目,铰链四杆机构可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。
第三章平面连杆机构3.1概述3.2平面四杆机构的基本型式和应用3.2 平面四杆机构的运动特性3.3 平面四杆机构的设计3.1概述一、基本概念平面四杆机构:由四个构件通过低副连接而成的平面连杆机构称为。
铰链四杆机构:低副均为转动副的平面四杆机构。
3.2平面四杆机构的基本型式和应用一、四杆机构的基本形式下图所示为铰链四杆机构, 其中AD杆为机架, 与机架相连的AB杆和CD杆称为连架杆, 与机架相对的BC杆称为连杆。
其中能作整周回转运动的连架杆称为曲柄;只能在小于360°的范围内摆动的连架杆称为摇2. 双曲柄机构定义:两连架杆均为曲柄的四杆机构平行双曲柄机构:在双曲柄机构中分别相等。
作用:等速转变为变速转动MBB′C′M′ADC例2:鹤式起重机应用:曲柄滑块机构用途很广, A当曲柄等速转动时,摇杆来回摆动的速度不同,返回速度较大。
称为机构的,通常用行程速度变化传动角γ:压力角的余角,γ角更便于观察和测量。
在机构运动过程中,压力角和传动角的大小是随机构位置而变化的,为保证机构的传力性能良好,设计时须限定最小传动角或最大压力角αmax 。
通常取γmin ≥40°~50°。
为此,必须确定γ = γmin 时机构的位置并检验γmin 的值是否小于上述的最小允许值。
对于曲柄滑块机构,当主动件为曲柄时,最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置,如图所示。
导杆机构,由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向,与从动杆受力的速度方向始终一致,所以传动角始终等于90°2.死点定义:传动角为90度。
表现:倒、顺转向不定(图a )或者从动件卡死不动(图b )的现象。
曲柄滑块机构中,以滑块为主动件、曲柄为从动件时,死点位置是连杆与曲柄共线位置。
摆动导杆机构中,导杆为主动件、曲柄为从动件时,死点位置是导杆与曲柄垂直的位置。
克服死点方法:利用惯性法使机构渡过死点;当一个机构处于死点位置时,可借助死点。
第3章平面连杆机构的运动分析平面连杆机构是一种常见的机构,由多个连杆构成,其中至少一个连杆可以做直线运动,其它连杆则可以做转动运动。
它广泛应用于机械工程中的各种运动控制系统中。
平面连杆机构的运动分析是研究机构各个连杆之间的相对运动以及连杆的轨迹等问题。
分析平面连杆机构的运动可以帮助我们理解机构的工作原理,优化机构设计以及解决机构中可能出现的问题。
首先,我们需要定义平面连杆机构的几何关系。
平面连杆机构由多个连杆组成,其中至少一个连杆可以做直线运动,该连杆称为主动连杆或者直线连杆。
其他连杆则可以做转动运动,称为从动连杆或者转动连杆。
连杆之间通过铰链连接,形成一个封闭的结构。
接下来,我们可以使用运动分析的方法来分析平面连杆机构的运动。
运动分析的目的是得到连杆机构中各个连杆的运动规律,包括位置、速度和加速度等。
其中,位置分析是运动分析的基础。
我们需要根据各个连杆之间的几何关系,通过几何分析的方法,得到各个连杆的位置关系的方程。
这些方程可以用来描述机构的运动规律,例如连杆的位移、角度等。
速度分析是研究机构中各个连杆的速度关系。
通过对连杆运动的几何分析,我们可以得到各个连杆的速度之间的关系,例如转动连杆之间的速度比例关系等。
这些关系对于机构的设计和优化非常重要。
加速度分析是研究机构中各个连杆的加速度关系。
通过对连杆运动的几何分析,我们可以得到各个连杆的加速度之间的关系,例如转动连杆之间的加速度比例关系等。
这些关系对于机构的动态性能和控制非常重要。
最后,我们可以使用轨迹分析的方法来研究连杆机构中各个点的轨迹。
通过对连杆之间几何关系和位置变化的分析,我们可以得到各个点的轨迹方程。
这些方程可以用来描述机构中各个点的运动轨迹。
总结起来,平面连杆机构的运动分析是研究机构各个连杆之间的相对运动以及连杆的轨迹等问题。
通过运动分析,我们可以得到连杆机构的运动规律,包括位置、速度和加速度等。
这些结果有助于我们理解机构的工作原理,优化机构设计以及解决机构中可能出现的问题。