2022年机械设计基础平面连杆机构设计课件 .pdf

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1、机械设计基础平面连杆机构设计课件平面连杆机构的特点及应用铰链四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的设计铰链四杆机构的设计铰链四杆机构的设计铰链四杆机构的设计铰链四杆机构的设计 铰链四杆机构的设计铰链四杆机构的设计本 章 重 点 缝纫机踏板机构 思 考 题 思 考 题 思 考 题 * 2.1 平面连杆机构的特点及应用 2.2 平面四杆机构的基本类型 2.3 平面四杆机构的演化 2.4 平面四杆机构的设计 思考题 1. 应用 契贝谢夫四足步行机构 2. 连杆机构 3. 平面连杆机构的特点 运动副一般均

2、为低副；构件多呈杆状；多种运动变换和规律；连杆曲线形状丰富；但运动链长、误差大、效率低；惯性力难易平衡，不适合于高速。连杆机构是一种应用十分广泛的机构，它不仅在众多工农业机械和工程机械中得到广泛应用， 而且在人造卫星、 机器人以及人体假肢等， 也都用到连杆机构。即具有连杆将原动件运动传递给从动件的构件的机构。铰链四杆机构：运动副均为转动副的四杆机构。组成：机架、连架杆（曲柄、摇杆） 、连杆 连架杆：与机架相联的构件；曲柄：相对机架作整周定轴回转的构件；摇杆：相对机架作定轴摆动的构件；连杆：作平面运动的构件；在平面连杆机构中，结构最简单且应用最广的是由4 个构件所组成的平面四杆机构， 其他多杆机

3、构均可看成是在此基础上依次增加杆组而组成。一、曲柄存在条件四杆机构有曲柄的条件 1 （杆长条件） 2 连架杆或机架为最短杆二、铰链四杆机构的基本型式及其特性 1 急回特性及行程速比系数急回运动：极位及极位夹角C1AC2 急回运动为曲柄等速转动时，摇杆的V2V1的性质。行程速比系数：机构0，存在急回运动， 愈大，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页急回运动愈显著。 2 机构的压力角和传动角压力角：指机构主动件对从动件的作用力与其作用点速度间的锐夹角。传动角 ：指连杆与从动件间所夹的锐角。 3 死点位置机构的传动角 0 的

4、位置。克服方法： 1）同机构错位排列 2）借惯性冲过死点 1. 曲柄摇杆机构作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。应用：天线摆动机构风扇摇头机构缝纫机踏板机构摄影机抓片机构飞剪机构 2. 双曲柄机构两连架杆都为曲柄的铰链四杆机构。由于连杆与从动曲柄无共线情况，故无死点位置。实际应用： 火车轮联动机构惯性筛机构 3. 双摇杆机构应用举例：铸造翻箱机构、鹤式起重机两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构。汽车开门机构、摄影平台升降机铰链四杆机构演变为其他机构：可满足运动方面的要求；改善受力情况；满足结构设计需要。一、曲柄滑块机构 演变过程： C D C D 曲柄摇杆机构曲柄滑块机构摇杆滑块转动副 D

5、滑动副 C D 曲柄滑块机构曲线轨道直线轨道曲柄摇杆机构曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 e 0 偏置曲柄滑块机构 e 0） e 曲柄为主动时， 无死点位置。e 0 时无急回特性； e 0 时有急回特性。当滑块为主动时， 有二个死点位置。应用：机械手爪二、曲柄滑块机构的演变 1. 导杆机构演变过程： 选不同的构件为机架取曲柄 1 为机架 A B C 导杆机构导杆机构应用 : 小型刨床 C A B D 1 2 4 3 C2 C1 牛头刨床极位夹角： 0 导杆机构具有急回运动。 0 ， 90 机构传力性能好。 3 1 4 A 2 B C 2. 摇块机构 3 1 4 A 2 B C 取连杆 2 为机架

6、3 1 4 A 2 B C 曲柄滑块机构摇块机构摇块机构应用：汽车翻斗机构飞机起落架机构 A C B 1 2 3 4 3. 定块机构取曲柄滑块机构中滑块为机架得定块机构： 1 4 3 A 2 B C 应用：唧筒机构 4. 双滑块机构演化过程：双滑块机构正精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页旋机构 l sin s l 选择双滑块机构中的不同构件机架可得不同的机构： 3 2 1 4 1 2 3 4 正弦机构取双滑块机构中的构件3 为机架 椭圆仪机构 三、偏心轮机构演变过程：扩大转动副的尺寸。 B a 偏心轮机构对心曲柄滑块

7、机构应用：剪床、锻压设备、颚式破碎机等。机构选型根据给定的运动要求选择机构的类型；连杆机构设计的基本问题尺度综合确定各构件的尺度参数长度尺寸 。同时要满足其他辅助条件：结构条件如要求曲柄、杆长比恰当、运动副结构合理等； 动力条件（如 min）; 运动连续性条件等。三类设计要求： 1 、满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如 : 飞机起落架、函数机构。 A D C B B C 2 、满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机。如要求连杆在两个位置垂直地面且相差180? B C A B D C 3、满足预定的轨迹要求。如: 鹤式起重机、搅拌机等。要求连杆上 E点的轨 迹为一条水平直线 Q A B C

8、D E Q E B C 搅拌机构 B A C D E 要求连杆上 E 点的轨 迹为一条卵形曲线设计方法： 图解法、解析法、实验法1. 按预定连杆位置设计四杆机构 1 给定连杆两组位置 B2 C2 A D 作 B1B2 、C1C2连线的垂直平分线；有无穷多组解。 A D B1 C1 已知：连杆长，连杆两组位置 B1C1 、 B2C2 。 试设计四杆机构。作图： 选适当比例 l ， 作 B1C1 、B2C2 ；分别在两垂直平分线上的任意点处取铰链A、D，连 AB1 、DC1 ，即得四杆机构 ABCD 。 有唯一解。 2 给定连杆上铰链 BC的三组位置 B2 C2 B3 C3 B1 C1 分别作 B

9、1B2 、 B2B3 连线的垂直平分线，其交点即为铰链 A点； 作 C1C2 、 C2C3 连线的垂直平分线，其交点即为铰链D 点； 连AB1 、DC1 ，即得四杆机构 ABCD ，满足设计要求。 A D 3. 按给定的行程速比系数 K 设计四杆机构 1 曲柄摇杆机构计算180 K-1 / K+1 ; 已知：摇杆 CD长 c，摆角及 K，设计此机构。步骤如下：任取一点 D，作等腰三角形腰长为 CD ，夹角为 ; 作 C1P C1C2 ，作 C1P使C1C2P 90 - , 交于 P，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页

10、可知：C1PC2 作 P C1C2的外接圆， 则 A 点必在此圆上。选定 A，连 AC1 、AC2 ，C1AC2 ，满足急回要求。 A 90- P C2 C1 D A 90- P C2 C1 D 设曲柄为 a ，连杆为 b ，则: ml AC2 a+b ml AC1 b-a a ml AC2AC1 /2 b ml AC2+AC1 /2 或：以 A为圆心， AC1为半径作弧交于 E， E B 则： a mlEC2/2 b ml AC2 EC2/ 2 注意：此时有无数组解。再根据其他条件可确定唯一解。 2 e 3 曲柄滑块机构 H 已知 K，滑块行程 H，偏距 e，设计此机构。计算: 180 K-

11、1 / K+1 ; 取l ，作 C1 C2 H 作射线 C1O使C2C1O 90, 以 O为圆心， C1O为半径作圆。 a ml AC2AC1 /2 b ml AC2+AC1 /2 作射线 C2O使C1C2O 90 。作偏距线 e，交圆弧于 A，连 AC1 、AC2 ， C1 C2 90 - A 则 C1OC2 2 。 90 - o 可知 C1AC2 ，满足急回要求。 a b B 杆机构的基本形式、演化及应用；曲柄存在条件、传动角 、压力角 、死点、急回特性、极位夹角和行程速比系数等物理意义，并熟练掌握其确定方法； 掌握按连杆二组位置、三组位置、行程速比系数设计四杆机构的方法。摇杆主动 1.

12、下列机构中 , 构件 1 为原动件，请确定各机构在图示位置时，对于从动件 3 在 C 点的压力角。 900 ， 00 00 ， 900 在曲柄滑块中，当曲柄为主动，机构有无急回特性？当偏距 e时，机构有无急回特性？画出导杆机构的极位夹角。 2. 图示机构中， LAB 45mm ，LBC 50mm ，LAO 30mm ， r 40mm ，当 AB以等角速度转动时，机构为。由于 AO为机架，而 LAO+LBC 80 LAB+r 85，曲柄存在。机构以最短杆为机架，所以该机构为双曲柄机构。 C1 C2 * 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页