平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及設(shè)計(jì).ppt

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天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì),3－1 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn),3－2 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用,3－3 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí),3－6 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),,3－4 運(yùn)動(dòng)分析——速度瞬心法,3－5 運(yùn)動(dòng)分析——矢量方程圖解法,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,應(yīng)用實(shí)例：,特征：有一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱為連桿。,特點(diǎn)： ▲采用低副。面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損 形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度。,▲改變桿的相對(duì)長度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。,▲連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。,定義：由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。,3－1 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn),內(nèi)燃機(jī)、鶴式吊、火車輪、手動(dòng)沖床、牛頭刨床、橢圓儀、機(jī)械手爪、開窗戶支撐、公共汽車開關(guān)門、折疊傘、折疊床、 牙膏筒拔管機(jī)、單車制動(dòng)操作機(jī)構(gòu)等。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,缺點(diǎn)： ▲構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大、運(yùn)動(dòng)精度低、效率低。,▲產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。,▲設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。,分類:,本章重點(diǎn)內(nèi)容是介紹四桿機(jī)構(gòu)。,,平面連桿機(jī)構(gòu),空間連桿機(jī)構(gòu),常以構(gòu)件數(shù)命名： 四桿機(jī)構(gòu)、多桿機(jī)構(gòu)。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,基本型式——鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。,名詞解釋： 曲柄——作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；,（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu),特征：曲柄＋搖桿,作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。 如雷達(dá)天線。,連桿——作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；,連架桿——與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；,搖桿——作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；,周轉(zhuǎn)副——能作360?相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；,擺轉(zhuǎn)副——只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。,曲柄,連桿,搖桿,3－2 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用,1.平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,（2）雙曲柄機(jī)構(gòu),特征：兩個(gè)曲柄,作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人倩蜃兯倩剞D(zhuǎn)。,雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu) 曲柄主動(dòng),縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu),應(yīng)用實(shí)例：如葉片泵、慣性篩等。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,旋轉(zhuǎn)式葉片泵,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,實(shí)例：火車輪,特例：平行四邊形機(jī)構(gòu),特征：兩連架桿等長且平行， 連桿作平動(dòng),攝影平臺(tái),天平,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,反平行四邊形機(jī)構(gòu),——車門開閉機(jī)構(gòu),平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定。,采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列。,火車輪,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,,,（3）雙搖桿機(jī)構(gòu),特征：兩個(gè)搖桿,應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu),特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)——汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu),天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,(1) 改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸,,,,,,,偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu),對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu),雙滑塊機(jī)構(gòu),正弦機(jī)構(gòu),=l sin φ,,,2.平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,(2)改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸,(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架,,偏心輪機(jī)構(gòu),,,,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架,導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu),天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架,手搖唧筒,這種通過選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的方法稱為：,機(jī)構(gòu)的倒置,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,橢圓儀機(jī)構(gòu),實(shí)例：選擇雙滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件 作為機(jī)架可得不同的機(jī)構(gòu),正弦機(jī)構(gòu),天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,a+b ≤ c + d,a+ c ≤ b + d,a+d ≤ b + c,作者：潘存云教授,,平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副方可能存在曲柄。,則由△B’C’D可得：,則由△B”C”D可得：,AB為最短桿,最長桿與最短桿的長度之和≤其他兩桿長度之和,3－3 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí),1.平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件,設(shè)ad,連架桿若能整周回轉(zhuǎn)，必有兩次與機(jī)架共線,,將以上三式兩兩相加得：,d- a,a≤ b,a≤c,a≤d,,,,b≤(d – a)+ c,c≤(d –a)+ b,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,當(dāng)滿足桿長條件時(shí)，說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。如： 曲柄搖桿1 、曲柄搖桿2 、雙曲柄、 雙搖桿機(jī)構(gòu)。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,▲連架桿或機(jī)架之一為最短桿。,可知：當(dāng)滿足桿長條件時(shí)，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是整轉(zhuǎn)副。,曲柄存在的條件：,▲最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)≤其他兩桿長度之和,稱為桿長條件。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,2.急回運(yùn)動(dòng)與行程速比系數(shù),在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，搖桿位于兩個(gè)極限位置，簡稱極位。,當(dāng)曲柄以ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)過180+θ時(shí)，搖桿從C1D位置 擺到C2D。,所花時(shí)間為t1 , 平均速度為V1,那么有：,,,曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 3D,,180＋θ,此兩處曲柄之間的夾角θ 稱為極位夾角。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,當(dāng)曲柄以ω繼續(xù)轉(zhuǎn)過180-θ時(shí)，搖桿從C2D,置擺到C1D，所花時(shí)間為t2 ,平均速度為V2 ,那么有,,180-θ,顯然 t1 t2 V2 V1,搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動(dòng)。,稱K為行程速比系數(shù)。,且θ越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。,只要 θ ≠ 0 ， 就有 K1,設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定K值，于是,,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性,應(yīng)用：節(jié)省返程時(shí)間，如牛頭刨、往復(fù)式輸送機(jī)等。,作者：潘存云教授,,180＋θ,,180-θ,導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性,,,180＋θ,180-θ,思考題： 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性如何？,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,當(dāng)∠BCD≤90時(shí)， γ＝∠BCD,,3.壓力角和傳動(dòng)角,壓力角： 從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力F與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾銳角。,設(shè)計(jì)時(shí)要求: γmin≥50,γmin出現(xiàn)的位置：,當(dāng)∠BCD90時(shí)，,γ＝180- ∠BCD,切向分力 F’= Fcosα,法向分力 F”= Fcosγ,γ↑,? F’↑,?對(duì)傳動(dòng)有利。,=Fsinγ,稱γ為傳動(dòng)角。,此位置一定是：主動(dòng)件與機(jī)架共線兩處之一。,為了保證機(jī)構(gòu)良好的傳力性能,,可用γ的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞,,當(dāng)∠BCD最小或最大時(shí)，都有可能出現(xiàn)γmin,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,,4.機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置,搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲柄兩次共線時(shí)，有：,此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng).,避免措施： 兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列，如火車輪機(jī)構(gòu);,稱此位置為：,“死點(diǎn)”,γ＝0,靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。,γ＝0,γ＝0,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,鉆孔夾具,,飛機(jī)起落架,也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作：飛機(jī)起落架、鉆夾具等。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,3－4 運(yùn)動(dòng)分析——速度瞬心法,機(jī)構(gòu)速度分析的圖解法有：速度瞬心法、相對(duì)運(yùn)動(dòng)法、線圖法。 瞬心法: 適合于簡單機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。,一、速度瞬心及其求法,絕對(duì)瞬心－重合點(diǎn)絕對(duì)速度為零。,,,相對(duì)瞬心－重合點(diǎn)絕對(duì)速度不為零。,兩個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上速度相同的一對(duì)重合點(diǎn)，在某一瞬時(shí)兩構(gòu)件相對(duì)于該點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) ，該點(diǎn)稱瞬時(shí)速度中心。求法？,1)速度瞬心的定義,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,特點(diǎn)： ①該點(diǎn)涉及兩個(gè)構(gòu)件。,2）瞬心數(shù)目,∵每兩個(gè)構(gòu)件就有一個(gè)瞬心 ∴根據(jù)排列組合有,1 2 3,若機(jī)構(gòu)中有n個(gè)構(gòu)件，則,N＝n(n-1)/2,②絕對(duì)速度相同，相對(duì)速度為零。,③相對(duì)回轉(zhuǎn)中心。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,3）機(jī)構(gòu)瞬心位置的確定,1.直接觀察法 適用于求通過運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件瞬心位置。,2.三心定律,,定義：三個(gè)彼此作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，且它們位于同一條直線上。此法特別適用于兩構(gòu)件不直接相聯(lián)的場合。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,,,,,,,,,,結(jié)論： P21 、 P 31 、 P 32 位于同一條直線上。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,,,,,,,,,,3,2,1,4,,,舉例：求曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的速度瞬心。,,∞,P14,P12,,,P34,,,,,,P24,解：瞬心數(shù)為：,1.作瞬心多邊形圓,2.直接觀察求瞬心,3.三心定律求瞬心,N＝n(n-1)/2＝6 n=4,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,四、速度瞬心在機(jī)構(gòu)速度分析中的應(yīng)用,1.求線速度,已知凸輪轉(zhuǎn)速ω1，求推桿的速度。,解： ①直接觀察求瞬心P13、 P23 。,③求瞬心P12的速度 。,V2＝V P12＝μl(P13P12)ω1,長度P13P12直接從圖上量取。,,②根據(jù)三心定律和公法線 n－n求瞬心的位置P12 。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,2.求角速度,解：①瞬心數(shù)為,6個(gè),②直接觀察能求出,4個(gè),余下的2個(gè)用三心定律求出。,③求瞬心P24的速度 。,VP24＝μl(P24P14)ω4,ω4 ＝ω2 (P24P12)/ P24P14,a)鉸鏈機(jī)構(gòu) 已知構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速ω2，求構(gòu)件4的角速度ω4 。,VP24＝μl(P24P12)ω2,方向: 與ω2相同。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,3.用瞬心法解題步驟,①繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖；,②求瞬心的位置；,③求出相對(duì)瞬心的速度;,瞬心法的優(yōu)缺點(diǎn)：,①適合于求簡單機(jī)構(gòu)的速度，機(jī)構(gòu)復(fù)雜時(shí)因 瞬心數(shù)急劇增加而求解過程復(fù)雜。,②有時(shí)瞬心點(diǎn)落在紙面外。,③僅適于求速度V,使應(yīng)用有一定局限性。,④求構(gòu)件絕對(duì)速度V或角速度ω。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,,,3－5 運(yùn)動(dòng)分析——矢量方程圖解法,一、基本原理和方法,1.矢量方程圖解法,因每一個(gè)矢量具有大小和方向兩個(gè)參數(shù)，根據(jù)已知條件的不同，上述方程有以下四種情況：,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,,,,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,,,2.同一構(gòu)件上兩點(diǎn)速度和加速度之間的關(guān)系,,,1) 速度之間的關(guān)系,選速度比例尺μv m/s/mm， 在任意點(diǎn)p作圖使VA＝μvpa，,相對(duì)速度為： VBA＝μvab,按圖解法得： VB＝μvpb,,不可解！,設(shè)已知大小： 方向：,⊥BA,√ √,?,√,?,,方向：p ? c,方向： a ? c,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,,,,,不可解！,聯(lián)立方程有：,作圖得：VC＝μv pc,VCA＝μv ac,VCB＝μv bc,方向：p ? c,方向： a ? c,方向： b ? c,大?。? ? √ ? √ ? 方向： ? √ ⊥CA √ ⊥CB,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,ω＝VBA/LBA＝μvab/μl AB,同理：ω＝μvca/μl CA,稱pabc為速度多邊形（或速度圖解) p為極點(diǎn)。,得：ab/AB＝bc/ BC＝ca/CA,∴ △abc∽△ABC,,方向：CW,強(qiáng)調(diào)用相對(duì)速度求,ω＝μvcb/μl CB,,,,,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,速度多邊形的性質(zhì):,①聯(lián)接p點(diǎn)和任一點(diǎn)的向量代表該 點(diǎn)在機(jī)構(gòu)圖中同名點(diǎn)的絕對(duì)速 度，指向?yàn)閜→該點(diǎn)。,②聯(lián)接任意兩點(diǎn)的向量代表該兩點(diǎn) 在機(jī)構(gòu)圖中同名點(diǎn)的相對(duì)速度， 指向與速度的下標(biāo)相反。如bc代 表VCB而不是VBC ，常用相對(duì)速 度來求構(gòu)件的角速度。,③∵△abc∽△ABC，稱abc為ABC的速 度影象，兩者相似且字母順序一致。 前者沿ω方向轉(zhuǎn)過90。稱pabc為 PABC的速度影象。,,,特別注意：影象與構(gòu)件相似而不是與機(jī)構(gòu)位形相似！,,,④極點(diǎn)p代表機(jī)構(gòu)中所有速度為零的點(diǎn)的影象。,,,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,速度多邊形的用途： 由兩點(diǎn)的速度可求任意點(diǎn)的速度。,例如，求BC中間點(diǎn)E的速度VE時(shí)，bc上中間點(diǎn)e為E點(diǎn)的影象，聯(lián)接pe就是VE,,思考題：連架桿AD的速度影像在何處？,,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,,2) 加速度關(guān)系,,求得：aB＝μap’b’,選加速度比例尺μa m/s2/mm， 在任意點(diǎn)p’作圖使aA＝μap’a’,設(shè)已知角速度ω，A點(diǎn)加速度和aB的方向,,,atBA＝μab”b’,方向: b” ? b’,aBA＝μab’ a’,方向: a’ ? b’,大?。?方向：,?,⊥BA,?,√,√ √,B?A,ω2lAB,,,,,,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,,不可解！,聯(lián)立方程：,不可解！,作圖求解得:,atCA＝μac”’c’,atCB＝μac’c”,方向：c”’ ? c’,方向：c” ? c’,方向：p’ ? c’,? ?,√ √ ? √ √ ? √ √ √ √ √ √,大?。?? 方向： ?,√ √,ω2lCA C?A,? ⊥CA,大?。?? 方向： ?,√ √,ω2lCB C?B,? ⊥CB,,,,,,,,,,aC＝μap’c’,,,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,,,,角加速度：α＝atBA/ lAB,得：a’b’/ lAB＝b’c’/ lBC＝ a’ c’/ lCA,稱p’a’b’c’為加速度多邊形 （或速度圖解）， p’——極點(diǎn),∴ △a’b’c’∽△ABC,加速度多邊形的特性：,①聯(lián)接p’點(diǎn)和任一點(diǎn)的向量代表該 點(diǎn)在機(jī)構(gòu)圖中同名點(diǎn)的絕對(duì)加速 度，指向?yàn)閜’ ?該點(diǎn)。,方向：CCW,＝μa b”b’ /μl AB,＝μaa’b’,＝μa a’c’,＝μa b’c’,,,,,,,,,,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,②聯(lián)接任意兩點(diǎn)的向量代表該兩點(diǎn)在機(jī)構(gòu)圖中同名點(diǎn) 的相對(duì)加速度，指向與速度的下標(biāo)相反。如a’b’代 表aBA而不是aAB ， b’c’ ? aCB ， c’a’ ? aAC 。,③∵△a’b’c’∽△ABC，稱a’b’c’為ABC的 加速度影象，稱p’a’b’c’為PABC的加速 度影象，兩者相似且字母順序一致。,④極點(diǎn)p’代表機(jī)構(gòu)中所有加速度為零的點(diǎn) 的影象。,特別注意：影象與構(gòu)件相似而不是與機(jī)構(gòu)位形相似！,用途：根據(jù)相似性原理由兩點(diǎn)的加速度求任意點(diǎn)的加速度。,例如:求BC中間點(diǎn)E的加速度aE b’c’上中間點(diǎn)e’為E點(diǎn)的影象，聯(lián)接p’e’就是aE。,,,常用相對(duì)切向加速度來求構(gòu)件的角加速度。,,,,,,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,,,2.兩構(gòu)件重合點(diǎn)的速度及加速度的關(guān)系,1)回轉(zhuǎn)副,①速度關(guān)系,2)高副和移動(dòng)副,,,VB3B2 的方向: b2?b3,ω3 = μvpb3 / lCB,大?。?方向：,? √,√ √,? ∥BC,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,,,,,② 加速度關(guān)系,aB3 ＝μap’b3’,,結(jié)論：當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成移動(dòng)副時(shí)，重合點(diǎn)的加速度不相等，且移動(dòng)副有轉(zhuǎn)動(dòng)分量時(shí)，必然存在哥氏加速度分量。,,大?。?方向：,akB3B2的方向：VB3B2 順ω3 轉(zhuǎn)過90,α3＝atB3 /lBC＝μab3’’b3’ /lBC,arB3B2 ＝μak’b3’,B ? C,? ?,ω23lBC B?C,? √,l1ω21 B?A,? ∥BC,2VB3B2ω3 √,此方程對(duì)嗎？,圖解得：,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,,,,二、用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)速度和加速度分析,已知擺式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)動(dòng)簡圖、各構(gòu)件尺寸、ω2，求：,解： 1)速度分析 VB＝LABω2 ， μV＝VB /pb,①VF、ω3、ω4、ω5,②構(gòu)件3、4、5中任一速度為Vx的點(diǎn)X3、X4、X5的位置,③構(gòu)件3、5上速度為零的點(diǎn)I3、I5,大小： ? 方向：⊥CD,√ √,? ⊥BC,,,,,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,,從圖解上量得： VCB ＝μVbc,VC＝μVpc,方向：b ?c,方向：CW,ω4 ＝VC /lCD,方向：CCW,,,利用速度影象與構(gòu)件相似的原理，可求得影象點(diǎn)e。,圖解上式得pef：,求構(gòu)件6的速度：,VFE ＝ μv ef e ?f,方向：p ?f,ω5＝VFE /lFE,方向：CW,大?。?? 方向：//DF,,ω3 ＝VCB /lCB,方向：p ?c,,,,,√ √,? ⊥EF,,,VF ＝μv pf,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,利用速度影象和加速度影象求特殊點(diǎn)的速度和加速度：,②求構(gòu)件3、4、5中任一速度為Vx的X3、X4、X5點(diǎn)的位置。,,,,,利用影象法求特殊點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)： 求作△bcx∽△BCX3 得X3,③構(gòu)件3、5上速度為零的點(diǎn)I3、I5,△cex∽△CEX4 得X4,△efx∽△EFX5 得X5,求作△bcp∽△BCI3 得I3,△efp∽△EFI5 得I5,,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,解題關(guān)鍵： 1. 以作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件為突破口，基準(zhǔn)點(diǎn)和 重合點(diǎn)都應(yīng)選取該構(gòu)件上的鉸接點(diǎn)，否 則已知條件不足而使無法求解。,如： VE=VF+VEF,如選取鉸鏈點(diǎn)作為基點(diǎn)時(shí)，所列方程仍不能求解，則此時(shí)應(yīng)聯(lián)立方程求解。,如： VG= VB+VGB 大?。? ? √ ? 方向： ? √ √,VC=VB+VCB ? √ ? √ √ √,VC+VGC = VG √ ? ? √ √ ?,大小: ? ? ? 方向：? ? √,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,重合點(diǎn)的選取原則，選已知參數(shù)較多的點(diǎn)（一般為鉸鏈點(diǎn)）,應(yīng)將構(gòu)件擴(kuò)大至包含B點(diǎn)！,,,,?不可解！,?不可解！,?可解！,大?。? ? 方向： ?,? √,? √,大?。? ? 方向： √,√ √,? √,(a),(b),天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,,(b),圖(C)所示機(jī)構(gòu)，重合點(diǎn)應(yīng)選在何處？,B點(diǎn)!,?不可解！,大?。? ? 方向： √,?方程可解,√ √,? √,,同立可列出構(gòu)件3上C、B點(diǎn)的關(guān)系：,大?。? 方向：?,√ √,? √,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,3－6 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),一、 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題,機(jī)構(gòu)選型——根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選擇 機(jī)構(gòu)的類型；,尺度綜合——確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長 度尺寸)。,同時(shí)要滿足其他輔助條件：,a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長比恰當(dāng)、 運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)合理等）;,b)動(dòng)力條件（如γmin）;,c)運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件等。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,飛機(jī)起落架,三類設(shè)計(jì)要求：,1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。,函數(shù)機(jī)構(gòu),要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù) y=logx,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,三類設(shè)計(jì)要求：,1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。前者要求兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，后者要求急回運(yùn)動(dòng),2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。,要求連桿在兩個(gè)位置垂直地面且相差180?,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,給定的設(shè)計(jì)條件：,1)幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）,2)運(yùn)動(dòng)條件（給定K）,3)動(dòng)力條件（給定γmin）,設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法,3)滿足預(yù)定的軌跡要求，如鶴式起重機(jī)、揉面機(jī)機(jī)構(gòu)。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,1)按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),a)給定連桿兩組位置,有唯一解。,,,,,將鉸鏈A、D分別選在B1B2，C1C2連線的垂直平分線上任意位置都能滿足設(shè)計(jì)要求。,b)給定連桿上鉸鏈BC的三組位置,有無窮多組解。,二、 用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,已知: 固定鉸鏈A、D和連架桿位置，確定活動(dòng)鉸鏈 B、C的位置。,2)按兩連架桿預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)化原理,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,,2)按兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),①任意選定構(gòu)件AB的長度,,,②連接B2 E2、DB2的得△B2 E2D,③繞D 將△B2 E2D旋轉(zhuǎn)φ1 -φ2得B’2點(diǎn),已知:機(jī)架長度d和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。,設(shè)計(jì)步驟：,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,,,,④連接B3 E3、DB3得 △B3 E3D,⑤將△B3E3D繞D旋 轉(zhuǎn)φ1 -φ3得B’3點(diǎn),2)按兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),已知:機(jī)架長度d和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。,①任意選定構(gòu)件AB的長度,②連接B2 E2、DB2的得△B2 E2D,③繞D 將△B2 E2D旋轉(zhuǎn)φ1 -φ2得B’2點(diǎn),設(shè)計(jì)步驟：,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,,,,,,⑥由B’1 B’2 B3 三點(diǎn) 求圓心C3 。,2)按兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),已知:機(jī)架長度d和兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置。,,,,,,④連接B3 E3、DB3得 △B3 E3D,⑤將△B3E3D繞D旋 轉(zhuǎn)φ1 -φ3得B’3點(diǎn),①任意選定構(gòu)件AB的長度,②連接B2 E2、DB2的得△B2 E2D,③繞D 將△B2 E2D旋轉(zhuǎn)φ1 -φ2得B’2點(diǎn),設(shè)計(jì)步驟：,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,,,,,,,3)按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),(1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu),①計(jì)算θ＝180(K-1)/(K+1);,已知：CD桿長，擺角φ及K， 設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。步驟如下：,②任取一點(diǎn)D，作等腰三角形 腰長為CD，夾角為φ;,③作C2P⊥C1C2，作C1P使,④作△P C1C2的外接圓，則A點(diǎn)必在此圓上。,∠C2C1P=90－θ,交于P;,,⑤選定A，設(shè)曲柄為a ，連桿為a ，則:,⑥以A為圓心，A C2為半徑作弧交于E,得： a =EC1/ 2 b = A C1－EC1/ 2,,A C2=b- a,= a =( A C1－A C2)/ 2,A C1= a+b,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,,,,(2) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu),已知K，滑塊行程H，偏距e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu) 。,①計(jì)算: θ＝180(K-1)/(K+1);,②作C1 C2 ＝H,③作射線C1O 使∠C2C1O=90－θ,,④以O(shè)為圓心，C1O為半徑作圓。,⑥以A為圓心，A C1為半徑作弧交于E,得：,作射線C2O使∠C1C2 O=90－θ。,⑤作偏距線e，交圓弧于A，即為所求。,l1 =EC2/ 2,l2 = A C2－EC2/ 2,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,,(3) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),分析： 由于θ與導(dǎo)桿擺角φ相等，設(shè)計(jì)此 機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄 a。,①計(jì)算θ＝180(K-1)/(K+1);,②任選D作∠mDn＝φ＝θ，,③取A點(diǎn)，使得AD=d, 則: a=dsin(φ/2),作角分線;,已知：機(jī)架長度d，K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。,天津工業(yè)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,本章重點(diǎn)：,1.四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、演化及應(yīng)用；,2.曲柄存在條件、傳動(dòng)角γ、壓力角α、死點(diǎn)、急回特性：極位夾角和行程速比系數(shù)等物理含義，并熟練掌握其確定方法；,3.掌握瞬心法及矢量方程圖解法求機(jī)構(gòu)速度。,4.掌握按連桿二組位置、三組位置、行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的原理與方法。,