第三章平面连杆机构及其设计ppt课件.ppt

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1、第三章 平面连杆机构及其设计主要内容1平面连杆机构的基本形式及演化2曲柄存在的条件(整转副存在的充要条件)3平面四杆机构的主要工作特性4机构设计§3-1平面连杆机构的特点及其设计的基本问题二、连杆机构的分类1、根据构件之间的相对运动分为:平面连杆机构,空间连杆机构。2、根据机构中构件数目分为:四杆机构、五杆机构、六杆机构等。若干个构件全用低副联接而成的机构,也称之为低副机构(连杆机构)。一、连杆机构三、平面连杆机构的特点1)适用于传递较大的动力,常用于动力机械。2)依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接触,且易于制造,易于保证所要求的制造精度3)能够实现

2、多种运动轨迹曲线和运动规律,工程上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构不足之处:1)不宜于传递高速运动。2)只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹.平面连杆机构设计包括:选型和运动尺寸设计。本章主要是运动尺寸设计。运动尺寸设计分为以下三类:1)实现构件给定位置。2)实现已知运动规律。3)实现已知的运动轨迹。设计方法主要是:图解法和解析法,此外还有图谱法和模型实验法。§3-2平面四杆机构的基本形式、及其演化一、铰链四杆机构与机架组成运动副的构件称为连架杆.机架连架杆连架杆连杆4123不与机架组成运动副的构件称为连杆。若组成转动副的两构件能作整周相对转动,则该

3、转动副称为整转副,否则称为摆动副.所有运动副均为转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构1)曲柄摇杆机构:两连架杆中,一个为曲柄,而另一个为摇杆。2)双曲柄机构两连架杆均为曲柄。3)双摇杆机构两连架杆均为摇杆。曲柄:与机架组成转动副的连架杆.摇杆:与机架组成摆动副的连架杆.321DCBA二平面四杆机构的演变1转动副转化为移动副321DCBABAC321ABCe321BAC213A3sBC21正弦机构2取不同构件为机架(机构倒置)移动导杆机构转动导杆机构曲柄滑块机构曲柄摇块机构3扩大转动副C1CBAC2ABC§3-3平面四杆机构的主要工作特性一

4、、转动副为整转副的充分必要条件1.铰链四杆运动链中转动副为整转副的充分必要条件机构中任意两构件之间的相对运动关系与哪个构件为机架无关.BDAC1234abcdB2ACB1DE’F’GFEG’d+a

5、d-a

6、

7、b-c

8、b+ck1Σ圆周k1上任一点均能与B2点铰接成转动副B,即环形区域∑应包容圆周k1上各点.(3-2)当a≤d时,由(3-2)得:或(3-2a)(3-2b)将式(3-1)和式(3-2a),(3-2b)分别两两相加,得:a≤b,a≤c,a≤d(3-3)当d≤a时,式(3-2)可展开为:(3-1)BE’BACDF’GFEG’d+a

9、d-a

10、

11、b-c

12、b

13、+ck1Σ(3-2c)(3-2d)或将式(3-1)和式(3-2c),(3-2d)分别两两相加,得:d≤a,d≤b,d≤c(3-4)反之,若a或d构件是四个构件中的最短构件,且满足(3-1)、(3-2a)、(3-2b)式或(3-1)、(3-2c)、(3-2d)式,则必满足(3-2)式,即环形区域∑包容圆周k1上各点.也就是说转动副A为整转副。BE’BACDF’GFEG’d+a

14、d-a

15、

16、b-c

17、b+ck1Σ铰链四杆机构整转副存在的充分必要条件:1)整转副所联接的两个构件中必有一个为四个构件中的最短构件;2)最短杆与最长杆杆长之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。

18、(杆长之和条件)铰链四杆机构类型的判断条件:2)若不满足杆长之和条件,该机构只能是双摇杆机构。1)在满足杆长和的条件下:(2)以最短杆为机架,则两连架杆为曲柄,该机构为双曲柄机构;(3)以最短杆的对边构件为机架,则无曲柄存在,即该机构为双摇杆机构。(1)以最短杆的相邻构件为机架,则最短杆为曲柄,另一连架杆为摇杆,即该机构为曲柄摇杆机构;注意:铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件:最长杆的杆长<其余三杆长度之和。曲柄滑块机构有曲柄的条件1)a为最短杆2)a+e≤b.C”abABCB’’B’eC’二、行程速度变化系数摆角θψC1C2DAB1B2B1C

19、2∵1>2,∴t1>t2,v10。C2B2BACBACB1B2C2C1θθB1AD=B1C1B2F2γCB

20、ADδF三、平面机构的压力角和传动角F1=Fcosα

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1、第三章 平面连杆机构及其设计主要内容1平面连杆机构的基本形式及演化2曲柄存在的条件(整转副存在的充要条件)3平面四杆机构的主要工作特性4机构设计§3-1平面连杆机构的特点及其设计的基本问题二、连杆机构的分类1、根据构件之间的相对运动分为:平面连杆机构,空间连杆机构。2、根据机构中构件数目分为:四杆机构、五杆机构、六杆机构等。若干个构件全用低副联接而成的机构,也称之为低副机构(连杆机构)。一、连杆机构三、平面连杆机构的特点1)适用于传递较大的动力,常用于动力机械。2)依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接触,且易于制造,易于保证所要求的制造精度3)能够实现

2、多种运动轨迹曲线和运动规律,工程上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构不足之处:1)不宜于传递高速运动。2)只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹.平面连杆机构设计包括:选型和运动尺寸设计。本章主要是运动尺寸设计。运动尺寸设计分为以下三类:1)实现构件给定位置。2)实现已知运动规律。3)实现已知的运动轨迹。设计方法主要是:图解法和解析法,此外还有图谱法和模型实验法。§3-2平面四杆机构的基本形式、及其演化一、铰链四杆机构与机架组成运动副的构件称为连架杆.机架连架杆连架杆连杆4123不与机架组成运动副的构件称为连杆。若组成转动副的两构件能作整周相对转动,则该

3、转动副称为整转副,否则称为摆动副.所有运动副均为转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构1)曲柄摇杆机构:两连架杆中,一个为曲柄,而另一个为摇杆。2)双曲柄机构两连架杆均为曲柄。3)双摇杆机构两连架杆均为摇杆。曲柄:与机架组成转动副的连架杆.摇杆:与机架组成摆动副的连架杆.321DCBA二平面四杆机构的演变1转动副转化为移动副321DCBABAC321ABCe321BAC213A3sBC21正弦机构2取不同构件为机架(机构倒置)移动导杆机构转动导杆机构曲柄滑块机构曲柄摇块机构3扩大转动副C1CBAC2ABC§3-3平面四杆机构的主要工作特性一

4、、转动副为整转副的充分必要条件1.铰链四杆运动链中转动副为整转副的充分必要条件机构中任意两构件之间的相对运动关系与哪个构件为机架无关.BDAC1234abcdB2ACB1DE’F’GFEG’d+a

5、d-a

6、

7、b-c

8、b+ck1Σ圆周k1上任一点均能与B2点铰接成转动副B,即环形区域∑应包容圆周k1上各点.(3-2)当a≤d时,由(3-2)得:或(3-2a)(3-2b)将式(3-1)和式(3-2a),(3-2b)分别两两相加,得:a≤b,a≤c,a≤d(3-3)当d≤a时,式(3-2)可展开为:(3-1)BE’BACDF’GFEG’d+a

9、d-a

10、

11、b-c

12、b

13、+ck1Σ(3-2c)(3-2d)或将式(3-1)和式(3-2c),(3-2d)分别两两相加,得:d≤a,d≤b,d≤c(3-4)反之,若a或d构件是四个构件中的最短构件,且满足(3-1)、(3-2a)、(3-2b)式或(3-1)、(3-2c)、(3-2d)式,则必满足(3-2)式,即环形区域∑包容圆周k1上各点.也就是说转动副A为整转副。BE’BACDF’GFEG’d+a

14、d-a

15、

16、b-c

17、b+ck1Σ铰链四杆机构整转副存在的充分必要条件:1)整转副所联接的两个构件中必有一个为四个构件中的最短构件;2)最短杆与最长杆杆长之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。

18、(杆长之和条件)铰链四杆机构类型的判断条件:2)若不满足杆长之和条件,该机构只能是双摇杆机构。1)在满足杆长和的条件下:(2)以最短杆为机架,则两连架杆为曲柄,该机构为双曲柄机构;(3)以最短杆的对边构件为机架,则无曲柄存在,即该机构为双摇杆机构。(1)以最短杆的相邻构件为机架,则最短杆为曲柄,另一连架杆为摇杆,即该机构为曲柄摇杆机构;注意:铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件:最长杆的杆长<其余三杆长度之和。曲柄滑块机构有曲柄的条件1)a为最短杆2)a+e≤b.C”abABCB’’B’eC’二、行程速度变化系数摆角θψC1C2DAB1B2B1C

19、2∵1>2,∴t1>t2,v10。C2B2BACBACB1B2C2C1θθB1AD=B1C1B2F2γCB

20、ADδF三、平面机构的压力角和传动角F1=Fcosα

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