2022年机械设计基础平面连杆机构设计课件.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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 摸索题 1. 应用 契

2、贝谢夫四足步行机构 2. 连杆机构 3. 平面连杆机构的特点 运动副一般均为低副；构件多呈杆状；多种运动变换和规律；连杆曲线外形丰富；但运动链长、误差大、效率低；惯性力难易平稳,不适合于高速；连杆机构是一种应用非常广泛的机构,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：相对机架作定轴摇摆的构件；连杆：作平面运动的构件；在平面连杆

3、机构中,结构最简洁且应用最广的是由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,摇杆的名师归纳总结 V2V1的性质；行程速比系数：机构 0,存在急回运动, 愈大,第 1 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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

4、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摇摆；应用：天线摇摆机构 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形,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 铰链四杆机构演化为其他机构：可满意运动方面的要求；改善受力情形；满

5、意结构设计需要；一、曲柄滑块机构 演化过程： C D C D 曲柄摇杆机构 曲柄滑块机构摇杆滑块转动副 D 滑动副 C D 曲柄滑块机构对心曲线轨道直线轨道曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构 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、曲柄滑块机构的演化 1. 导杆机构 演化过程： 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

6、, 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 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 名师归纳总结 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 第 2 页,共 5 页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 - - - - - - - - - 旋机构 l sin s l 挑选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

7、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 演化过程：扩大转动副的尺寸； B a 偏心轮机构 对心曲柄滑块机构 应用：剪床、锻压设备、颚式破裂机等；机构选型依据给定的运动要求挑选机构的类型；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 ；同时要满意其他帮助条件： 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 、满意预定的运动规律,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 、满意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

8、 180. B C A B D C 3 、满意预定的轨迹要求；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 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、 试验法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

9、、DC1,即得四杆机构 ABCD； 有唯独解； 2 给定连杆上铰链 BC的三组位置 B2 C2 B3 C3 B1 C1 分别作 B1B2、 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,满意设计要求； A D 3. 按给定的行程速比系数 K 设计四杆机构 1 曲柄摇杆机构运算 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 C1PC1C2,作 C1P使C1C2P 90 - ,

10、交于 P,名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 可知：C1PC2 作 P C1C2的外接圆, 就 A 点必在此圆上；选定 A,连 AC1、AC2, C1AC2 ,满意急回要求； A 90 - P C2 C1 D A 90 - P C2 C1 D 设曲柄为 a ,连杆为 b ,就: 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 就： a mlEC2/2 b ml AC2EC2/ 2 留意：此时有很多组解；

11、再依据其他条件可确定唯独解； 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；运算 : 180 K-1 / K+1 ; 取 l ,作 C1 C2H 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 就 C1OC2 2 ； 90 - o 可知 C1AC2 ,满意急回要求； 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

12、和行程速比系数等物理意义,并娴熟把握其确定方法；把握按连杆二组位置、三组位置、行程速比系数设计四杆机构的方法；摇杆主动 1. 以下机构中 , 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 80LAB+r 85,曲柄存在；机构以最短杆为机架,名师归纳总结 所以该机构为双曲柄机构； C1 C2 * 第 4 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页