平面连杆机构更改介绍.pptx

《平面连杆机构更改介绍.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《平面连杆机构更改介绍.pptx（96页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、平面连杆机构更改介绍平面连杆机构更改介绍参考文献张策主编，机械原理与机械设计（下册），机械工业出版社，2004濮良贵主编，机械设计，高等教育出版社，2006其他机械设计的相关书籍第1页/共96页 平面铰链四杆机构的基本形式及其演化。平面四杆机构的若干基本知识。平面四杆机构的基本设计方法。本章重点第2页/共96页主要内容第一节 概述第二节 平面四杆机构的分类第三节 平面四杆机构曲柄存在的条件 和几个基本概念第四节 平面四杆机构的设计第3页/共96页第一节 概述一、平面连杆机构 由若干刚性构件用低副联接而成的一种平面机构。作用：传递运动、放大位移、改变位移的性质。送料机构(图5-1)第4页/共96

2、页搅拌机搅拌机构构第5页/共96页二、平面连杆机构的特点优点 结构简单，工作可靠，能实现多种运动规律和运动轨迹的要求；杆与杆间是低副联接，接触面积大、压强小、磨损小；制造容易。缺点 各构件因是低副联接，存在间隙，传动精度低；不适用于高速传动。三、四连杆机构是最基本的平面连杆机构第6页/共96页第二节 平面四杆机构的分类 机架机架4连杆连杆2根据根据两连架杆两连架杆运动形式的不同进行分类运动形式的不同进行分类六六种基本类型种基本类型1234 1连连架架杆杆1&3第7页/共96页一、曲柄摇杆机构一个连架杆能作整周回转运动-曲柄。另一连架杆仅在一定角度范围内摆动-摇杆。曲柄原动件，摇杆从动件 曲柄的

3、连续转动 摇杆的往复摆动 雷达天线的俯仰机构摇杆原动件，曲柄从动件 摇杆的往复摆动 曲柄的整周转动 缝纫机踏板机构第8页/共96页 压力P1、P2分别作用在两个波纹管上，推动与波纹管固联的轴1向右移动，驱动摆杆2，再经过曲柄摇杆机构ABCD，将摇杆AB的小转角传动放大为曲柄CD的大转角。双波纹管差压计双波纹管差压计第9页/共96页二、双曲柄机构两连架杆均为曲柄，可作整周回转运动。惯性筛平行四边形机构：相对两杆平行且相等 两曲柄以相同的角速度同向转动，连杆作平移运动。机车车轮联动机构 平行机构1 平行机构2第10页/共96页三、三、双摇杆机构双摇杆机构两连架杆均为摇杆，只能在有限范围内径往复摆两

4、连架杆均为摇杆，只能在有限范围内径往复摆动。动。飞机起落架机构飞机起落架机构 第11页/共96页鹤式起重机 E E点走出一近似直线轨点走出一近似直线轨迹迹第12页/共96页四、曲柄滑块机构 由曲柄摇杆机构演化而成。演化过程 第13页/共96页曲柄滑块机构型式:对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构第14页/共96页应用弹簧管压力弹簧管压力表表内内燃燃机机机械压力机工作原理图机械压力机工作原理图第15页/共96页五、五、导杆机构 由曲柄滑块机构演变而来,曲柄为机架导杆导杆第16页/共96页类型类型 a.a.转动导杆机构（杆转动导杆机构（杆1 1长度小于杆长度小于杆2 2）b.b.摆动导杆机构（杆摆动

5、导杆机构（杆1 1长度大于杆长度大于杆2 2）1243第17页/共96页摆杆摆杆导杆导杆导杆小型刨床导杆小型刨床第18页/共96页应用 牛头刨床传动机构 ABCDE第19页/共96页 正弦机构正弦机构正切机构正切机构六、含有两个移动副的四杆机构六、含有两个移动副的四杆机构第20页/共96页低副高代 正弦机构 正切机构第21页/共96页 第三节第三节 平面四杆机构曲柄存在条件平面四杆机构曲柄存在条件 和几个基本概念和几个基本概念 一、曲柄存在的条件取决于机构各杆件的相对长度及机架的选择第22页/共96页四杆机构曲柄存在的必要条件为：1）曲柄、机架之一是最短杆 2）最短杆与最长杆的长度之和小于或等

6、于 其余两杆长度之和（杆长条件）必须同时满足，首先检查第二个条件：如果不满足杆长条件，机构中不可能有曲柄，不管以哪个杆件为机架，只能构成双摇杆机构。第23页/共96页 在满足杆长条件的前提下：1.若以最短杆为机架，则构成双曲柄机构 2.若以最短杆任一相邻杆为机架，则构成曲柄摇杆机构。3.若以最短杆相对的杆为机架，则构成双摇杆机构。第24页/共96页二、压力角与传动角二、压力角与传动角压力角压力角：从动件：从动件CDCD上上C C点所受作点所受作用力的方向与该点速度方向之间所用力的方向与该点速度方向之间所夹的锐角。夹的锐角。越小，传动效率越高。越小，传动效率越高。传动角传动角：连杆与从动件所夹的

7、锐角，：连杆与从动件所夹的锐角，压力角的余角。压力角的余角。9090-，越小，越小，越大，越大，传动效率越高。传动效率越高。一般一般 minmin 4040 驱动力1-主动主动件件第25页/共96页 曲柄摇杆机构的最小传动角将出现在曲柄曲柄摇杆机构的最小传动角将出现在曲柄与机架两次共线的位置，比较即得与机架两次共线的位置，比较即得 min。第26页/共96页三、死点位置 机构运转时，摇杆为主动件，当连杆与从动件处于共线位置时，经连杆作用于从动件上的力F通过从动件的铰链中心，使驱动从动件的有效分力为零，不论力F多大，都不能使从动件转动。主主动动件件第27页/共96页对于平行四边形机构，当曲柄与连

8、杆共线时，传动角为零，同时整个机构的构件重合为一条直线，这时从动曲柄CD存在正、反转两种可能，称为转向点。第28页/共96页克服死点、转向点的方法 1在从动件上安装转动惯量大的飞轮。缝纫机踏板机构 第29页/共96页2相同机构错位排列 汽车发动机第30页/共96页死点位置利用 利用死点位置实现特定的工作要求 1.飞机起落架机构 落地后作用力不会使 起落架反转保证飞机安 全可靠降落。第31页/共96页2.夹具夹紧机构 机构不会松脱 第32页/共96页3.开关机构 保证融点可靠接触 第33页/共96页三行程速度变化系数三行程速度变化系数急回特性急回特性 摆动导杆机构摆动导杆机构，曲柄曲柄ABAB等

9、速逆时针回转，等速逆时针回转，由由BB”(BB”(1 1=180=180+),),由由B”B(B”B(2 2=180=180-)，摆动角度同为摆动角度同为，但，但 1 1 2 2，故，故 1 1 0有急回特征c.c.0有急回特征第36页/共96页第四节 平面四杆机构的设计平面四杆机构设计-根据给定的运动条件，确定机构运动简图的尺寸参数。平面四杆机构设计，主要有两类问题：实现给定从动件的运动规律（位置，速度，加速度）实现给定的运动轨迹平面四杆机构的设计方法 图解法、实验法、解析法第37页/共96页一、图解法（一）按给定的行程速度变化系数设计四杆 机构 1.曲柄摇杆机构已知：曲柄摇杆机构中摇杆CD

10、长度和摆动角 maxmax、行程速度变化系数K 设计：四杆机构第38页/共96页分析分析 图示为要求图示为要求设计的四杆机设计的四杆机构的两个极限构的两个极限位置，铰链位置，铰链A A的中心必在过的中心必在过C C1 1、C C2 2 两点两点且圆周角等于且圆周角等于 的一个圆上。的一个圆上。第39页/共96页设计步骤1)计算极位夹角180(K-1)/(k1)2)按比例画出过C1、C2点，且圆周角等于的圆。第40页/共96页3)按其它条件在圆上确定铰链A的位置4)从图中量取 =ba，=ba 曲柄长度 连杆长度第41页/共96页2.偏置曲柄滑块机构已知滑块行程S，偏距e及行程速度变化系数K，设计

11、此偏置曲柄滑块机构。第42页/共96页（二）按给定连杆的两个或三个位置设计四 杆机构 已知：连杆BC的三个位置 设计的实质是确定固定铰链A、D的位置B1、B2、B3所在圆的圆心即为铰链A位置。C1、C2、C3 所在圆的圆心即为铰链D的位置。第43页/共96页若仅知道连杆BC的二个位置，可通过其它条件确定A、D位置第44页/共96页（三）按给定连架杆对应位置设计四杆机构（三）按给定连架杆对应位置设计四杆机构已知已知:曲柄曲柄AB及其三个位置，机架及其三个位置，机架AD的长的长度，构件度，构件CD上某直线上某直线DE的三个位置。的三个位置。第45页/共96页分析 本设计的实质是求活动铰链C的第一个

12、位置C1 1。可通过连架杆AB对CD的相对运动来确定铰链C的位置，即,将连架杆CD上某直线DE的第一个位置DE1 1当作机架不动，连架杆AB看作连杆,采用反转法实现AB对CD的相对运动。第46页/共96页 步骤：1、将四边形 分别刚性地绕D点反转，使 分别与 重合，则得到构件AB对机架CD相对运动的三个位置 （图中 未画出）。此时问题转化为给定连杆三个位置设计四杆机构。2、作 的中垂线，则交点为 。第47页/共96页E1第48页/共96页二.解析法（一）铰链四杆机构的传动特性及设计（二）曲柄滑块机构的传动特性及设计（三）正弦、正切机构的传动特性及其设计 第49页/共96页 正弦机构正弦机构正切

13、机构正切机构第50页/共96页低副高代 正弦机构 正切机构第51页/共96页正弦机构的传动特性 是非线性机构正切机构的传动特性 是非线性机构 第52页/共96页应用奥奥氏氏测测微微仪仪简简图图立立式式光光学学比比较较仪仪简简图图第53页/共96页正弦机构原理误差 线性度盘 将sin 展开，取前两项得 第54页/共96页正切机构原理误差第55页/共96页设计原则1.1.合理选择传动型式高精度仪器仪表中，多采用正弦机构，精度较低时一般采用正切机构。1)1)条件相同时，正弦机构的原理误差条件相同时，正弦机构的原理误差是正切机构的是正切机构的1/21/2。2)2)测杆移动副的间隙对正弦机构精度测杆移动

14、副的间隙对正弦机构精度没有影响，但对正切机构影响大。没有影响，但对正切机构影响大。3)3)正切机构的结构工艺性比正弦机构好第56页/共96页2.2.把工作角度限制在很小范围内，尽量增大参数a的长度。测量范围一定情况下，参数a增大，则工作角度 减小，从而 减小3.3.摆杆长度的调整，即采用参数a可调整的结构 第57页/共96页采用参数a可调整的结构 正弦机构原理误差的调整正弦机构原理误差的调整第58页/共96页杆长为 a0，未调整前最大原理误差：杆长调整为a（增大）：原理误差S=a0-asin减小=0.874max 处 S=0 (3处)这时最大原理误差（在2=max/2和max处j绝对值相等）：

15、这时最大原理误差（绝对值）S=a0max3/24,为调整前的1/4第59页/共96页正切机构原理误差的调整正切机构原理误差的调整第60页/共96页偏心调整结构偏心调整结构螺钉调整结构螺钉调整结构松开螺母1，转动偏心轴(图a)或偏心套筒(图b)2，即可调整摆杆长度松开锁紧螺母松开锁紧螺母1，转动螺钉，转动螺钉2，即可调整摆杆长度，即可调整摆杆长度第61页/共96页 弹弹性性摆摆杆杆结结构构摆杆支撑间隙摆杆支撑间隙的的影响与消除影响与消除 调节螺钉调节螺钉1和和2，使摆杆，使摆杆3产生弹性变形，即可调整摆杆长度产生弹性变形，即可调整摆杆长度保证轴与轴承孔保持单边接触，以减小摆杆长度的变化保证轴与轴

16、承孔保持单边接触，以减小摆杆长度的变化第62页/共96页错误的机构原点位置错误的机构原点位置a)a)正弦机构正弦机构 b)b)正切机构正切机构第63页/共96页结束第64页/共96页 本章难点：本章难点是采用反转法设计四杆机构 反转法包含两个概念：1.刚化 2.反转 刚化：将四杆机构运动中每一位置时各构件的相对位置固定起来，把此位置时的四个构件整体视为一个刚体。反转：利用相对运动的原理，将各位置时的刚体 反方向转动，使各位置选定的基线都与此基线的初始位置重合，将求活动铰链中心的问题转化为求固定铰链中心的问题。第65页/共96页机械式测量仪表的组成灵敏元件灵敏元件传动机构传动机构示数装置示数装置

17、ps 将感受的物理量转换为元件的变形位移。将感受的物理量转换为元件的变形位移。如：弹簧管流体压力如：弹簧管流体压力 真空膜盒高空至地面的距离真空膜盒高空至地面的距离 双金属片温度双金属片温度解析法设计曲柄滑块机构第66页/共96页机械式测量仪表的组成灵敏元件灵敏元件传动机构传动机构示数装置示数装置ps 指针，指针，等分刻度度盘等分刻度度盘将灵敏元件位移传动到指针将灵敏元件位移传动到指针第67页/共96页机械式测量仪表的组成灵敏元件灵敏元件传动机构传动机构示数装置示数装置ps 因灵敏元件的转化特性存在误差，故要求传动机构：因灵敏元件的转化特性存在误差，故要求传动机构：具有调整环节以改变传动比；具

18、有调整环节以改变传动比；具有非线性补具有非线性补偿功能，以校正敏感元件特性的非线性误差。偿功能，以校正敏感元件特性的非线性误差。曲柄滑块机构作为传动机构，可实现上述要求：曲柄滑块机构作为传动机构，可实现上述要求：调整构件尺寸可改变传动比；调整构件尺寸可改变传动比；曲柄滑块机构传曲柄滑块机构传动特性具有非线性，利用其非线性可以抵消灵敏元件动特性具有非线性，利用其非线性可以抵消灵敏元件非线性误差，使仪表测量精度满足要求。非线性误差，使仪表测量精度满足要求。第68页/共96页解析法设计曲柄滑块机构一、曲柄滑块机构的传动特性 滑块位移S与曲柄转角之间的关系称为曲柄滑块机构的传动特性。Sf()第69页/

19、共96页ABCseab+0 0 曲柄滑块机构曲柄滑块机构yxCO曲柄滑块传动特性方程曲柄滑块传动特性方程第70页/共96页当滑块为主动件时，机构的传动比：第71页/共96页为简化计算，便于制成相应图谱，特引入无量纲系数：滑块相对位移 连杆相对长度 相对偏距 代入曲柄滑块特性传动方程得：得相对传动比：ia|=0=1第72页/共96页相对传动比和绝对传动比之间的关系第73页/共96页1若确定，则得若确定，则得i ia a-图谱图谱曲柄滑块机构的曲线曲柄滑块机构的曲线1ia 第74页/共96页二、非线性补偿设计 举例：压力表设计中的曲柄滑块机构 （一）压力表设计任务要求：a.测量范围01Mpa b.

20、指针、度盘示数，度盘标度角270，等分刻度 c.压力表精度为1.5级解析法设计曲柄滑块机构第75页/共96页压力表测量允许误差 1.5级表测量允许误差为：在测量范围内任一压力处测量值与标准值（标准表的示值）之差小于满幅压力pmax1.5%。即仪表允许误差为 1Mpa 1.5%0.015Mpa第76页/共96页若压力表示值曲线全部在两条平行虚线内，仪表为合格。图中在满幅压力和中间一段压力处测量误差大于允许误差，为不合格！P(Mpa)27010压力表示压力表示值值标准表示值标准表示值测测量量允允许许误误差差 第77页/共96页（二）弹簧管特性 测量压力的敏感元件弹簧管自由端自由端封闭封闭第78页/

21、共96页 在被测压力p的作用下，弹簧管自由端沿固定方向产生直线位移s，该直线与自由端切线t-t成角，由弹簧管中心角0决定。即f (0)。自由端位移s与压力p成正比，即s=Ksp，故弹簧管具有线性转换特性。R0 0Otts pC第79页/共96页（三）线性传动方案弹簧弹簧管管齿轮传动齿轮传动指针度盘指针度盘ps(线性转换)(线性传动)(线性刻度)Otts pC第80页/共96页 批量生产中的弹簧管批量生产中的弹簧管特性离散度很大，并存特性离散度很大，并存在非线性，造成满幅测在非线性，造成满幅测量值或某一段测量值超量值或某一段测量值超差。而齿轮为恒定传动差。而齿轮为恒定传动比传动，对传动比没有比传

22、动，对传动比没有调整功能。故此方案不调整功能。故此方案不能满足仪表测量精度要能满足仪表测量精度要求。求。Otts pC 第81页/共96页（四）加入曲柄滑块机构进行非线性补偿方案 采用二级放大传动，第一级为曲柄滑块机构，用于非线性补偿，应按近似线性传动特性设计机构参数；第二级为齿轮传动。弹簧弹簧管管齿轮齿轮指针度指针度盘盘ps(线性转换)(线性传动)(线性刻度)曲柄滑曲柄滑块块(近似线性传动)第82页/共96页曲柄滑块机构设计的原始数据 滑块最大位移smax：smax即弹簧管满幅压力 时位移。曲柄工作转角g：g=270/i2 i2 二级齿轮传动比Otts pC 0eBAEab第83页/共96页

23、曲柄滑块机构的设计步骤 初步选定曲柄滑块 机构的、的值，即 在 曲线谱中选定 一条曲线。ia =1 4Oia 第84页/共96页曲柄滑块机构设计步骤 确定曲柄滑块机构的工作区间。因其传动特性为近似线性，故工作区间在极值点附近。以一定步长，利用式 搜索曲线极值点e。第85页/共96页 以极值点e对称分布找出初始角0(H点)和终止点 z(F点)，及对应的iaH、iaF。有 0 e g/2 z e g/2 e ia =1 4Oia0 0 ZiaFiaHHF g1第86页/共96页曲柄滑块机构设计步骤 求机构参数 传动比 i=g g/s/smax max 相对传动比的平均值 iam=(iaH+ia0)

24、/2 或 iam=(iaF+ia0)/2 曲柄长 a=iam/i 连杆长 b=a 偏距 e=a ia =1 Oia0 0 ZiaFiaHHF g第87页/共96页Otts pC 0eBAEab压力表示值的校正过程压力表示值的校正过程 1、满幅测量值调整、满幅测量值调整 改变曲柄改变曲柄AB长度长度a（曲柄长（曲柄长a与传动比与传动比i反比）反比）实现在零点示值实现在零点示值和满幅点示值的准确性和满幅点示值的准确性第88页/共96页 2、示值非线性补偿、示值非线性补偿 中段示值误差超过允许值中段示值误差超过允许值 P(Mpa)27010压力表示压力表示值值标准表示值标准表示值满满幅幅测测量量值值

25、调调整整斜率过小斜率过小斜率过大斜率过大为实现测量为实现测量值的非线性值的非线性补偿，应增补偿，应增大低端传动大低端传动比和减小高比和减小高端传动比。端传动比。第89页/共96页F g ia =1=4Oia0 0 ZiaFiaHH P(Mpa)27010初始端初始端|0|增增大大H点左移点左移 iaH增大增大终止端终止端 z减小减小F点左移点左移 iaF减小减小第90页/共96页示值非线性补偿措施：在结构设计上将曲柄轴A安装在一组上下夹板上，夹板可绕中心轴O调整，A轴位置发生改变。Otts pC 0eBAEab第91页/共96页 允许弹簧管的离散度和非线性度有一定的误差，最后通过校表过程使之满

26、足1.5级表的测量精度要求。P(Mpa)27010压力表示压力表示值值标准表示值标准表示值非非线线性性校校正正测测量量结结果果第92页/共96页小结 设计测量仪表不仅要满足测量精度要求，还要考虑制造的工艺性和成本。满足仪表测量精度要求不能一味提高零件精度，需要安排调整环节和校正环节，以降低生产成本。所以很多高精度仪表是通过校正的方法来实现测量精度的。第93页/共96页人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。第94页/共96页第95页/共96页