平面连杆机构课件.ppt

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1、关于平面连杆机构关于平面连杆机构第1页，此课件共30页哦平面连杆机构平面连杆机构 平面连杆机构特别是其中的平面四杆机构是工程中最常见的机构。本章将对它的类型、特性加以分析，同时讨论这类机构的运动分析及结构设计等。第2页，此课件共30页哦平面连杆机构平面连杆机构3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 铰链四杆机构铰链四杆机构3.3 3.3 移副四杆机构移副四杆机构3.4 3.4 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性3.5 3.5 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计第3页，此课件共30页哦3.1.1 3.1.1 定义定义平面连杆机构是由若干个构件通过低副连接而平面连杆机构是由若干个构件通

2、过低副连接而成的机构，又称为平面低副机构。成的机构，又称为平面低副机构。第4页，此课件共30页哦3.1.2 3.1.2 分类分类 平面连杆机构可分类如下：平面连杆机构可分类如下：图图3-1 3-1 平面连杆机构平面连杆机构第5页，此课件共30页哦3.1.3 3.1.3 平面连杆机构的特点和应用平面连杆机构的特点和应用 平面连杆机构的主要优点：平面连杆机构的主要优点：(1)(1)平面连杆机构中的运动副都是低副，组成运动副的平面连杆机构中的运动副都是低副，组成运动副的两构件之间为面接触，因而承受的压强小、便于润滑、两构件之间为面接触，因而承受的压强小、便于润滑、磨损较轻，可以承受较大的载荷。磨损较

3、轻，可以承受较大的载荷。(2)(2)构件形状简单，加工方便，构件之间的接触是由构件构件形状简单，加工方便，构件之间的接触是由构件本身的几何约束来保持的，所以构件工作可靠。本身的几何约束来保持的，所以构件工作可靠。(3)(3)在原动件等速连续运动的条件下，当各构件的相对长在原动件等速连续运动的条件下，当各构件的相对长度不同时，可使从动件实现多种形式的运动，满足多种运度不同时，可使从动件实现多种形式的运动，满足多种运动规律的要求。动规律的要求。(4)(4)利用平面连杆机构中的连杆可满足多种运动轨迹的要求利用平面连杆机构中的连杆可满足多种运动轨迹的要求。第6页，此课件共30页哦3.1.3 3.1.3

4、 平面连杆机构的特点和应用平面连杆机构的特点和应用 平面连杆机构的主要缺点：平面连杆机构的主要缺点：(1)(1)根据从动件所需要的运动规律或轨迹来设计连杆机构比根据从动件所需要的运动规律或轨迹来设计连杆机构比较复杂，而且精度不高。较复杂，而且精度不高。(2)(2)连杆机构运动时产生的惯性力难以平衡，所以不连杆机构运动时产生的惯性力难以平衡，所以不适用于高速的场合。适用于高速的场合。平面连杆机构广泛平面连杆机构广泛应用应用于各种机械，随着电子计算机应用于各种机械，随着电子计算机应用的普及、计算速度及设计软件功能的不断提高，使设计的普及、计算速度及设计软件功能的不断提高，使设计速度与精度大大提高，

5、使复杂的设计问题得以解决，因速度与精度大大提高，使复杂的设计问题得以解决，因此平面连杆机构的应用范围更加广泛。此平面连杆机构的应用范围更加广泛。第7页，此课件共30页哦平面连杆机构平面连杆机构3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 铰链四杆机构铰链四杆机构3.3 3.3 移副四杆机构移副四杆机构3.4 3.4 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性3.5 3.5 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计第8页，此课件共30页哦3.2.1 3.2.1 铰链四杆机构的组成铰链四杆机构的组成当平面四杆机构中的运动副全部都是转动副时，称为当平面四杆机构中的运动副全部都是转动副时，称为铰链四杆机构铰链

6、四杆机构。它是平面四。它是平面四杆机构最基本的形式，其他形式的四杆机构都可看做是在它的基础上演化而成的杆机构最基本的形式，其他形式的四杆机构都可看做是在它的基础上演化而成的。如图如图3-23-2所示的铰链四杆机构中，固定不动的构件所示的铰链四杆机构中，固定不动的构件4 4称为机架，与机架相连接称为机架，与机架相连接的构件的构件1 1和构件和构件3 3称为称为连架杆连架杆，连接两根连架杆的构件，连接两根连架杆的构件2 2称为称为连杆连杆。连杆。连杆2 2通通常作平面运动，连架杆常作平面运动，连架杆1 1和连架杆和连架杆3 3绕各自的转动副中心绕各自的转动副中心A A和和D D转动。如果连转动。如

7、果连架杆绕机架上的转动中心架杆绕机架上的转动中心A A或或D D作整周转动时，则称为作整周转动时，则称为曲柄曲柄，如果只能在，如果只能在小于小于360360的某一角度范围内往复摆动，则称为的某一角度范围内往复摆动，则称为摇杆摇杆。图图3-2 3-2 铰链四杆机构铰链四杆机构第9页，此课件共30页哦3.2.2 3.2.2 铰链四杆机构的基本型式铰链四杆机构的基本型式 对于铰链四杆机构来说，可根据两根连架杆运动形式的不同对于铰链四杆机构来说，可根据两根连架杆运动形式的不同或根据曲柄的数量不同，将铰链四杆机构分为或根据曲柄的数量不同，将铰链四杆机构分为3 3种基本型式，分种基本型式，分别别以下以下3

8、 3种种。(一一)曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构(二二)双曲柄机构双曲柄机构(三三)双摇杆机构双摇杆机构第10页，此课件共30页哦3.2.3 3.2.3 铰链四杆机构类型的判别铰链四杆机构类型的判别根据有曲柄的条件可得推论如下。根据有曲柄的条件可得推论如下。(1)(1)当最短构件与最长构件的长度之和大于其余两构件长度之和时，只能当最短构件与最长构件的长度之和大于其余两构件长度之和时，只能得到双摇杆机构。得到双摇杆机构。(2)(2)当最短构件与最长构件的长度之和小于或等于其余两构件当最短构件与最长构件的长度之和小于或等于其余两构件长度之和时：长度之和时：1)1)最短构件的相邻构件为机架时得到曲柄摇杆机

9、构。最短构件的相邻构件为机架时得到曲柄摇杆机构。2)2)最短构件为机架时得到双曲柄机构。最短构件为机架时得到双曲柄机构。3)3)最短构件的对面构件为机架时得到双摇杆机构。最短构件的对面构件为机架时得到双摇杆机构。2铰链四杆机构类型的判别铰链四杆机构类型的判别(1)(1)最短构件与最长构件的长度之和小于或等于其余两构件长度之最短构件与最长构件的长度之和小于或等于其余两构件长度之和。和。(2)(2)最短构件或其相邻构件应为机架。最短构件或其相邻构件应为机架。1曲柄存在的条件曲柄存在的条件第11页，此课件共30页哦平面连杆机构平面连杆机构3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 铰链四杆机构铰链四杆机

10、构3.3 3.3 移副四杆机构移副四杆机构3.4 3.4 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性3.5 3.5 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计第12页，此课件共30页哦3.3.1 3.3.1 移副四杆机构的组成移副四杆机构的组成 当平面四杆机构中的运动副中至少有一个移动副时，称为当平面四杆机构中的运动副中至少有一个移动副时，称为移副四杆机移副四杆机构构。移副四杆机构又可分为单移副四杆机构。移副四杆机构又可分为单移副四杆机构(只含一个移动副只含一个移动副)和双移副四杆和双移副四杆机构机构(含有两个移动副含有两个移动副)。移副四杆机构可看成由铰链四杆机构扩大转动副演化。移副四杆机构可看

11、成由铰链四杆机构扩大转动副演化而来，其演化过程如图而来，其演化过程如图3-103-10所示。所示。图图3-103-10中中e e为曲柄中心为曲柄中心A A至直槽中心线的垂直距离，称为偏距。当至直槽中心线的垂直距离，称为偏距。当e e0 0时，称时，称为为偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构；当；当e=0e=0时，称为时，称为对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构。图图3-10 3-10 移副四杆机构的演化过程移副四杆机构的演化过程第13页，此课件共30页哦3.3.1 3.3.1 移副四杆机构的组成移副四杆机构的组成 如图如图3-113-11所示的移副四杆机构中，它由所示的移副四杆机构中，它由1 1、2

12、2、3 3、4 4四个构件组成，其中四个构件组成，其中构件构件4 4称为称为导杆导杆(因滑块因滑块3 3只能沿着导杆只能沿着导杆4 4滑移，导杆滑移，导杆4 4起导向作用起导向作用)，构件，构件3 3称称为为滑块滑块。它与导杆。它与导杆4 4形成移动副。连接构件形成移动副。连接构件1 1和滑块和滑块3 3的构件的构件2 2称为称为连杆连杆。连。连杆杆2 2通常作平面运动，构件通常作平面运动，构件1 1绕转动副中心绕转动副中心A A转动或摆动。如果构件转动或摆动。如果构件1 1绕机架绕机架上的转动中心上的转动中心A A作整周转动时，则称为作整周转动时，则称为曲柄曲柄，如果只能在小于，如果只能在小

13、于360360的某一角的某一角度范围内往复摆动，则称为度范围内往复摆动，则称为摇杆摇杆。图图3-11 3-11 移副四杆机构移副四杆机构第14页，此课件共30页哦1 1转动导杆机构转动导杆机构2 2摆动导杆机构摆动导杆机构3.3.2 3.3.2 单移副四杆机构的基本形式单移副四杆机构的基本形式(四四)定块机构定块机构(三三)摇块机构摇块机构(二二)导杆机构导杆机构(一一)曲柄滑块机构曲柄滑块机构第15页，此课件共30页哦3.3.3 3.3.3 双移副四杆机构的基本形式双移副四杆机构的基本形式 如果平面四杆机构中出现两个移动副，则称为双移副四如果平面四杆机构中出现两个移动副，则称为双移副四杆机构

14、。杆机构。常见的双移副四杆机构有常见的双移副四杆机构有3 3种型式种型式：123第16页，此课件共30页哦3.3.4 3.3.4 单移副四杆机构类型的判别单移副四杆机构类型的判别 如图如图3-203-20所示的移副四杆机构中，滑块所示的移副四杆机构中，滑块3 3和导杆和导杆4 4不可能与它们的相邻两构件作不可能与它们的相邻两构件作整周转动，能与相邻两构件作整周转动的只有构件整周转动，能与相邻两构件作整周转动的只有构件1 1和连杆和连杆2 2。由实验与分析可得，构件由实验与分析可得，构件1 1和连杆和连杆2 2哪个短，哪个就能与相邻两构件作整周哪个短，哪个就能与相邻两构件作整周转动。转动。(1)

15、(1)若若L1L2L1L2L1L2，则构件，则构件2 2能与相邻两构件作整周转动，如图能与相邻两构件作整周转动，如图3-20(b)3-20(b)所示，此时构件所示，此时构件1 1能相对连杆能相对连杆2 2作整周转动，滑块作整周转动，滑块3 3也能相对连杆也能相对连杆2 2作整周转动。作整周转动。构件与相邻两构件作整周转动的条件构件与相邻两构件作整周转动的条件1图图3-20 3-20 构件与相邻两构件整周转动构件与相邻两构件整周转动第17页，此课件共30页哦3.3.4 3.3.4 单移副四杆机构类型的判别单移副四杆机构类型的判别 由以上分析可得：由以上分析可得：(1)(1)当以导杆当以导杆4 4

16、作为机架时，得到曲柄滑块机构。作为机架时，得到曲柄滑块机构。(2)(2)当以滑块的对边当以滑块的对边(构件构件1)1)作为机架，得到导杆机构。作为机架，得到导杆机构。1)1)当当L1L2L1L2L1L2时，此时只有连杆时，此时只有连杆2 2能相对构件能相对构件1 1整周转动，故为摆动导杆机构。整周转动，故为摆动导杆机构。(3)(3)当以连杆当以连杆2 2作为机架时，得到摇块机构。作为机架时，得到摇块机构。(4)(4)当以滑块当以滑块3 3作为机架时，得到定块机构。作为机架时，得到定块机构。单移副四杆机构类型的判别单移副四杆机构类型的判别2第18页，此课件共30页哦平面连杆机构平面连杆机构3.1

17、 3.1 概述概述3.2 3.2 铰链四杆机构铰链四杆机构3.3 3.3 移副四杆机构移副四杆机构3.4 3.4 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性3.5 3.5 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计第19页，此课件共30页哦3.4.1 3.4.1 压力角与传动角压力角与传动角一、一、压压 力力 角角二、二、传传 动动 角角三、三、最小传动角的检验最小传动角的检验四、四、其他常用四杆机构的最小传动角其他常用四杆机构的最小传动角第20页，此课件共30页哦3.4.2 3.4.2 急回特性急回特性 在如图在如图3-253-25所示的曲柄摇杆机构中，设曲柄所示的曲柄摇杆机构中，设曲柄ABAB

18、为主动件，曲柄为主动件，曲柄ABAB以以等角速度等角速度作顺时针转动，摇杆作顺时针转动，摇杆CDCD为从动件并作往复摆动。为从动件并作往复摆动。(一一)摇杆的极限位置摇杆的极限位置(二二)摇杆的摆角摇杆的摆角(三三)曲柄的极位夹角曲柄的极位夹角(四四)机构的急回特性机构的急回特性(五五)机构具有急回特性的条件机构具有急回特性的条件(六六)其他常用四杆机构的急回特性其他常用四杆机构的急回特性图图3-25 3-25 曲柄摇杆机构的急回特性曲柄摇杆机构的急回特性第21页，此课件共30页哦3.4.3 3.4.3 死死 点点 四杆机构中是否存在死点取决于从动件与连杆是否存在共线四杆机构中是否存在死点取决

19、于从动件与连杆是否存在共线的位置。对于曲柄摇杆机构来说，当以曲柄为主动件时，摇的位置。对于曲柄摇杆机构来说，当以曲柄为主动件时，摇杆与连杆不可能出现共线位置，故不会出现死点；当以摇杆杆与连杆不可能出现共线位置，故不会出现死点；当以摇杆为主动件时，曲柄与连杆存在共线位置，所以会出现死点。为主动件时，曲柄与连杆存在共线位置，所以会出现死点。(1)(1)死点位置死点位置(2)(2)死点位置的克服死点位置的克服(3)(3)死点位置的利用死点位置的利用第22页，此课件共30页哦平面连杆机构平面连杆机构3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 铰链四杆机构铰链四杆机构3.3 3.3 移副四杆机构移副四杆机构

20、3.4 3.4 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性3.5 3.5 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计第23页，此课件共30页哦3.5 3.5 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计 主要平面四杆机构的设计是根据给定的运动条件，确定机构中各个构件的尺寸。有时还需要考虑机构的一些附加的几何条件或动力条件，如机构的结构、安装要求和最小传动角要求等，以保证机构设计可靠、合理。第24页，此课件共30页哦3.5.1 3.5.1 概概 述述在实际生产中，对机构的设计要求多种多样，给定的条件也各在实际生产中，对机构的设计要求多种多样，给定的条件也各不相同。归纳起来，涉及的类型一般可分为两类。不相同。

21、归纳起来，涉及的类型一般可分为两类。(1)(1)实现给定的运动规律。实现给定的运动规律。(2)(2)实现给定的运动轨迹。实现给定的运动轨迹。1设计的类型设计的类型(1)(1)图解法。图解法。(2)(2)解析法。解析法。(3)(3)实验法。实验法。由于在一般的机械设计中，常常遇到的设计类型是实现给定运动由于在一般的机械设计中，常常遇到的设计类型是实现给定运动规律。因此，本书只介绍按照给定的运动规律用图解法设计平面规律。因此，本书只介绍按照给定的运动规律用图解法设计平面四杆机构的相关知识。四杆机构的相关知识。2设计的方法设计的方法第25页，此课件共30页哦3.5.2 3.5.2 按给定的连杆位置设

22、计按给定的连杆位置设计【例例3-13-1】如图如图3-35(a)3-35(a)所示，已知机构的长度比例尺为所示，已知机构的长度比例尺为 铰铰链四杆机构中连杆链四杆机构中连杆BCBC的长度为的长度为L2L2，B B和和C C分别是连杆上的分别是连杆上的两个铰链，给定连杆的两个铰链，给定连杆的3 3个位置个位置B1C1B1C1、B2C2B2C2和和B3C3B3C3。试设计。试设计该铰链四杆机构。该铰链四杆机构。图图3-35 3-35 按给定的连杆位置设计四杆机构按给定的连杆位置设计四杆机构第26页，此课件共30页哦3.5.3 3.5.3 按给定的行程速度变化系数设计按给定的行程速度变化系数设计 在

23、设计具有急回特性的平面四杆机构时，通常按照实际工作在设计具有急回特性的平面四杆机构时，通常按照实际工作需要，先确定行程速度变化系数需要，先确定行程速度变化系数K K的数值，并按式的数值，并按式(3-15)(3-15)计计算出极位夹角，然后利用机构在极限位置时的几何关系算出极位夹角，然后利用机构在极限位置时的几何关系再结合其他有关的附加条件进行四杆机构的设计，从而再结合其他有关的附加条件进行四杆机构的设计，从而求出机构中各个构件的尺寸参数。求出机构中各个构件的尺寸参数。(1)曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构(2)曲柄滑块机构曲柄滑块机构(3)导杆机构导杆机构第27页，此课件共30页哦一、一、填空填空 二、二、选择选择三、三、判断判断四、四、简答简答 五、五、设计设计【习习 题题】第28页，此课件共30页哦谢谢 谢！谢！第29页，此课件共30页哦感谢大家观看感谢大家观看第30页，此课件共30页哦