西工大机械原理研讨课-平面六杆机构.ppt

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1、平面六杆机构——研讨课一、基本概念及设计一、基本概念及设计基本概念六杆机构实际上是由一个二杆组和一个四杆机构组合而成，由于二杆组与四杆机构的连接方式不同而形式多样，可实现多种不同的功能需要。一、基本概念及设计六连杆机构由六个连杆和七个关节构成。例：用于驱动步行机器腿的Klann连杆机构，如图所示。Klann连杆是一种平面机构，旨在模拟腿部动物的步态并起到车轮更换的作用。连杆包括框架，曲柄，两个接地摇杆和两个通过枢轴连接连接的连接器。它由JoeKlann于1994年开发。Klann连杆提供了更先进的步行车的许多好处，它可以跨越路缘，爬楼梯，

2、或进入目前无法通过车轮进入的区域。基本概念1.按自由度的数目进行分类,存在三个自由度的平面六杆机构。我们都知道自由度是:机构的各构件之间应具有确定的相对运确,显然,不能产生相对运动或作无规则运动的一堆构件难以用来传递运动,为了使组合起来的构件能产生相对运动并具有运动确定性,有必要探讨机构自由度各机构具有确定运动的条件。F：自由度；N：活动构件(含有机架)；pl：低副；ph：高副；公式为:F=3（N-1）-(2pl+ph);由于平面机构中一般不含有高副,所以平面六杆机构的自由度F=3（N-1）-2Pl。当自由度为3时可得出构架和低副的几种构

3、型(N，PL)（6，6）（8，9）（10，12）一、基本概念及设计平面六杆机构的分类2.根据闭环个数进行分类。在我们一般生产生活中,我们一般是用自由度数来区分的平面六杆机构,但是用这种方法不利于我们生活中的应用。一、基本概念及设计平面六杆机构的优越性四杆机构结构简单，设计制造比较方便，但在性能上存在较大局限性（机构传动角和行程速度变化系数等），平面六杆机构相对于四杆机构有以下优势：1）可以获得较小的运动占据空间，如汽车车库门使用六杆机构2）可获得有利的传动角，窗户启闭机构，摆动洗衣机的搅拌机构3）获得较大的机械利益，锻压设备中的六杆肘杆机

4、构（用于破碎机中）4）改变从动件的运动特性，插齿机构的主传动机构使用六杆机构，满足急回特性要求5）可实现机构从动件带停歇的运动：利用连杆曲线上的近似圆弧或直线部分实现运动停歇（单停歇和双停歇机构）利用两个四杆机构在极位附近串接来实现近似的运动停歇6）扩大机构从动件的行程，调节从动件的行程7）实现特定要求下的平面引导，如六杆车轮悬挂系统一、基本概念及设计平面六杆机构的设计问题1.实现构件给定位置（又称刚体引导）。既要求连杆机构能够引导某构件按规定顺序能够经过给定的若干位置。2.实现已知运动规律(又称函数生成),即要求原、从动件应该满是已知的

5、若干组的对应位置关系,包括满足一定的急回特性要求,或在原动件运动规律一定时,从动件能够按照给的定规律运动。3.实现已知运动轨迹(又称轨迹生成),即要求选杆机构中在作平面运动时构件上某一点要能够沿着给定的轨迹进行运动。一、基本概念及设计球面四连杆机构，所有旋转关节的轴线相交于一点。球面六连杆机构，所有旋转关节的轴线相交于一点。一、基本概念及设计运动链有瓦特链和斯蒂芬森链两种瓦特链斯蒂芬森链一、基本概念及设计瓦特型这种六连杆机构具有瓦特拓扑结构，具有两个四杆环。瓦特型有两种形式，即瓦特Ⅰ、Ⅱ型。如果考虑从六个二元链接构造六边形，其中七个接头中

6、的六个形成其顶点。添加第七个接头以连接六边形的两侧以形成具有两个三元链接的六条链接。一、基本概念及设计瓦特型瓦特Ⅰ型瓦特Ⅱ型一、基本概念及设计这样创建的两个三元链接，由一个或多个二进制链接分隔。这种六连杆机构具有Stephenson拓扑结构。Stephenson连杆的六杆和七个关节包括一个四杆环和一个五杆环。它有两个三元链接，由二进制链接分隔。两个三元链路不像Watt拓扑那样通过接头彼此连接，通过二进制链接分隔。斯蒂芬森有三种形式，取决于被选为框架的链接，表示为斯蒂芬森Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。前述Klann链接即为斯蒂芬森结构。首先将五个二进制链接

7、组装成五边形来构造六连杆机构，五边形使用七个关节中的五个。然后通过添加连接五边形两侧的二进制链接来完成连接。斯蒂芬森型一、基本概念及设计斯蒂芬森Ⅰ型斯蒂芬森Ⅲ型斯蒂芬森型一、基本概念及设计通过对瓦特链和斯蒂芬链进行分析可以看出，六杆机构实际上是由一个二杆组和一个四杆机构组合而成，两者之间的区别就在于二杆组与四杆机构的连接方式的不同。如果二杆组连接在与四杆机构相邻的两个连杆上则形成Watt运动链型六杆机构，如果二杆组连接在四杆机构相隔的两个连杆上则会形成Stephenson运动链型六杆机构。一、基本概念及设计由WⅡ可演绎出带有一个输出滑块P

8、为执行构件的机构WⅡ1P和WⅡ6(3)P如图2-1中（a）、（b）所示，同时SⅢ也可演绎出带有一个输出滑块P为执行构件的机构SⅢ6P和SⅢ4(3)P如图2-2中（a）、（b）所示。图2-1带有