机械设计基础第二章.ppt
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1、中南大学专用 作者:潘存云教授 第二章第二章平平 面面 连连 杆杆 机机 构构中南大学专用 作者:潘存云教授 平面连杆机构平面连杆机构:所有构件都以平面低副相连接而组成的平面机构所有构件都以平面低副相连接而组成的平面机构平面四杆机构是平面连平面四杆机构是平面连杆机构中最简单的机构杆机构中最简单的机构平面连杆机构平面连杆机构ABCDE12345666四杆机构四杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构中南大学专用 作者:潘存云教授 平面四杆机构平面四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构21433124中南大学专用 作者:潘存云教授 颚式破碎机颚式破碎机平面四杆机构平面四杆机构铰链四杆机
2、构铰链四杆机构中南大学专用 作者:潘存云教授 连杆连杆曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构D机架机架机架机架44123ABCD连架杆连架杆连架杆连架杆4机架机架平面四杆机构平面四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构演化机构演化机构21、铰链四杆机构的基本类型和特性、铰链四杆机构的基本类型和特性一、基本类型一、基本类型铰链四杆机构是铰链四杆机构是平面四杆机构的平面四杆机构的基本型式基本型式中南大学专用 作者:潘存云教授 ABC1243DABDC1243雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构(曲柄主动曲柄主动)ABDC1 1、曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构21
3、4331242-1平面四杆机构的基本类型及其应用平面四杆机构的基本类型及其应用二、铰链四杆机构的特性二、铰链四杆机构的特性作用:作用:实现曲柄的整周回转与摇杆的往复摆动之间的转实现曲柄的整周回转与摇杆的往复摆动之间的转 换。换。中南大学专用 作者:潘存云教授 4BC1234ADAB1AB2:B2C2C1B1(极位)(极位)C1DC2D,AB2AB1:,工作行程工作行程空回行程空回行程过程一过程一、过程二过程二、V1V2C2DC1D (1)急回特性)急回特性(以以曲柄曲柄为为原动件原动件)摇杆摆角摇杆摆角极位夹角极位夹角11=180+,180-t2=180+t1=C1 C2t1V1=C1 C2t
4、2V2=2=180-2V1V2t1t2,D2-1平面四杆机构的基本类型及其应用平面四杆机构的基本类型及其应用f中南大学专用 作者:潘存云教授 定义:行程速比系数定义:行程速比系数K180+180 12t1t2C1C2t1C1C2t2V2V1KK 1K+1180C1 C2t1V1=C1 C2t2V2=极位夹角极位夹角是机构有急回特性的标志。极位夹角是机构有急回特性的标志。极位夹角的大小衡量的大小衡量机构急回特性的显著程度。极位夹角机构急回特性的显著程度。极位夹角越大,行程速比系数越大,行程速比系数K越越大,急回程度越显著。大,急回程度越显著。L (1)急回特性)急回特性(以以曲柄曲柄为为原动件原
5、动件)2-1平面四杆机构的基本类型及其应用平面四杆机构的基本类型及其应用中南大学专用 作者:潘存云教授 e对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构摆动导杆机构中南大学专用 作者:潘存云教授(2)、死点位置)、死点位置卡死现象卡死现象(以摇杆为原动件以摇杆为原动件)4BC4AD123pp1C1B1C2B2弊端:弊端:利用利用:缝纫机缝纫机C2B2p22-1平面四杆机构的基本形式及其应用平面四杆机构的基本形式及其应用Df中南大学专用 作者:潘存云教授 缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构21433124b10中南大学专用 作者:潘存云教授 ABDCABCD1234飞机起落架飞机起落
6、架ABCDF=0=0工件工件P钻孔夹具钻孔夹具ABCD1234工件工件P=0=0T中南大学专用 作者:潘存云教授(3)压力角和传动角)压力角和传动角 机构在任意位置处,从动杆传力点机构在任意位置处,从动杆传力点C处的传力处的传力P方向与传方向与传力点力点C的速度的速度VC方向所夹的方向所夹的锐角锐角 ,被称为被称为压力角压力角。(有效分力(有效分力)(有害分力)(有害分力)VCPP1P2越小,有效分力越大。所以,越小,有效分力越大。所以,压力角是压力角是衡量机构传力性能的衡量机构传力性能的一个标志。一个标志。2-1平面四杆机构的基本形式及其应用平面四杆机构的基本形式及其应用)、定义:、定义:f
7、中南大学专用 作者:潘存云教授 也是锐角(如图所示也是锐角(如图所示)传动角传动角:越小,越小,越大,机越大,机构传力性能越好,构传力性能越好,越越大,大,越小,机构传力越越小,机构传力越费劲,传动效率越低。费劲,传动效率越低。44ABCD123VCPCVCPC =90-BC对于一般机械:通常取对于一般机械:通常取 min 40对大功率机械:可取对大功率机械:可取min 50对小功率的控自机构对小功率的控自机构和仪表和仪表:min 可略小于可略小于40中南大学专用 作者:潘存云教授 44ABCDL1L2L3L4(1)(2)由此可得:由此可得:(3)()铰链四杆机构)铰链四杆机构最小传动最小传动
8、 min 角的位置的讨论:角的位置的讨论:(1)中南大学专用 作者:潘存云教授 12344ABCDVCPP2P1PVC1B1当当 =0时:时:当当 =180 时:时:1BCD11=BCD12180BCDPV2=B2C2BCD2(3)44AD中南大学专用 作者:潘存云教授 12344ABCDVCPP2P11PVC1B1PV2B2C244AD比较比较 1,2 小者为小者为minBCD1 1BCD2 2L中南大学专用 作者:潘存云教授 A AD DC CB B1 12 23 34 42 2、双曲柄机构双曲柄机构旋转式叶片泵旋转式叶片泵A AD DC CB B1 12 23 342-1平面四杆机构的基
9、本形式及其应用平面四杆机构的基本形式及其应用二、铰链四杆机构的特性二、铰链四杆机构的特性中南大学专用 作者:潘存云教授 ABCDB1C1特例:特例:平行四边形机构平行四边形机构,(1)、当原动曲柄以等角速转动时)、当原动曲柄以等角速转动时 从动曲,柄也以等从动曲,柄也以等角速同向转动。角速同向转动。(3)、运动不确定性、运动不确定性B2C2C2B21B22(2)、连杆)、连杆BC总是作平动总是作平动f中南大学专用 作者:潘存云教授 实例:实例:火车轮火车轮摄影平台摄影平台天平天平播种机料斗机构播种机料斗机构ADBCADBCADBC耕地耕地料斗料斗DCAB耕地耕地料斗料斗DCABb20中南大学专
10、用 作者:潘存云教授 FAEDGBCABEFDCG两组机构错开安装。两组机构错开安装。ABEFDC中南大学专用 作者:潘存云教授 ABDCBCABDCABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机3 3、双摇杆机构双摇杆机构 电机电机ABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机ABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆2-1平面四杆机构的基本形式及其应用平面四杆机构的基本形式及其应用二、铰链四杆机构的特性二、铰链四杆机构的特性中南大学专用 作者:潘存云教授 特例:等腰梯形机构汽车转向机构特例:等腰梯形机构汽车转向机构ABDCE中南大学专用 作者:潘存云教授 ABDCEABDCE特例:等腰梯形机构汽车转
11、向机构特例:等腰梯形机构汽车转向机构中南大学专用 作者:潘存云教授 ABDCEABDCEABDCE特例:等腰梯形机构汽车转向机构特例:等腰梯形机构汽车转向机构ABCDAB=L1,BC=L2,CD=L3,AD=L4。BCBC在三角形在三角形BCD中,根据中,根据三角形不等关系:三角形不等关系:在三角形在三角形BCD中:中:A点为整转副点为整转副,且(且(L1 L4 )L1L2L3L4设:组成铰链四杆机构的闭式运动链设:组成铰链四杆机构的闭式运动链L1+L4 L2 +L3 (3)L2 (L4 L1)+L3 (1)L3 (L4 L1)+L2 (2)D2、铰链四杆机构有铰链四杆机构有整转副整转副的条件
12、的条件ABCDBCBCA点为周转副点为周转副,且(且(L1 L4 )L1L2L3L4组成铰链四杆机构的四杆运动链组成铰链四杆机构的四杆运动链整转副存在条件整转副存在条件:(1)组成)组成整转副两杆中的较短杆是四个杆件中的最短杆。(整转副两杆中的较短杆是四个杆件中的最短杆。(2)且最短杆)且最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和。(杆长条件)与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和。(杆长条件)得得:L1+L2 L3 +L4L1+L3 L2 +L4L1+L4 L2 +L3L1 L2、L1 L3、L1 L42、铰链四杆机构有铰链四杆机构有整转副整转副的条件的条件ABCD*在组成铰链四杆机构运动
13、链中,若满足杆长条件,在组成铰链四杆机构运动链中,若满足杆长条件,则与最短杆相连的两个运动副为则与最短杆相连的两个运动副为整转副整转副,其余两个运,其余两个运动副为动副为摆动副摆动副。设杆长条件成立:设杆长条件成立:AB+最长杆最长杆其他两杆和其他两杆和2、铰链四杆机构有铰链四杆机构有整转副整转副的条件的条件D(1)、取最短杆的两邻杆为机架时,最短杆为曲柄,)、取最短杆的两邻杆为机架时,最短杆为曲柄,其相对杆为摇杆。所得机构为曲柄摇杆机构。其相对杆为摇杆。所得机构为曲柄摇杆机构。(2)、取最短杆为机架时,得双曲柄机构。两连架)、取最短杆为机架时,得双曲柄机构。两连架杆都为曲柄杆都为曲柄.(3)
14、、取最短杆的相对杆为机架时,得双摇杆机构。)、取最短杆的相对杆为机架时,得双摇杆机构。整转副存在条件整转副存在条件推论推论铰链四杆机构铰链四杆机构曲柄存在条件曲柄存在条件设计:潘存云ABCD由最短杆及与最短杆相邻的由最短杆及与最短杆相邻的杆为机架时四杆机构有曲柄杆为机架时四杆机构有曲柄存在。存在。L2、铰链四杆机构有铰链四杆机构有整转副整转副的条件的条件(1)(1)改变构件的形状、改变运动副形式和运动尺寸改变构件的形状、改变运动副形式和运动尺寸23 铰链四杆铰链四杆机构机构的的演化演化偏心曲柄滑块机构偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机
15、构双滑块机构双滑块机构 正弦机构正弦机构s=l sin lDABCDBACDABC D(2)(2)改变运动副的尺寸改变运动副的尺寸(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架偏心轮机构偏心轮机构导杆机构导杆机构摆动导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC牛头刨床牛头刨床CABD应用实例应用实例B234C1A自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构摇块机构摇块机构314A2BC应用实例应用实例B234C1A自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构应用实例应用实例B34C1A2摇块机构摇块机构314A2BC自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构应用实例应用实例
16、4A1B23C摇块机构摇块机构314A2BC自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构应用实例应用实例13C4AB2摇块机构摇块机构314A2BC应用实例应用实例A1C234B自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构摇块机构摇块机构ABC3142摇块机构摇块机构314A2BCBC3214A直动滑杆直动滑杆机构机构手摇唧筒手摇唧筒ABC3214LABC3214314A2BC直动滑杆直动滑杆机构机构B1B2ABABABL24 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计 连杆机构设计的内容连杆机构设计的内容 机构选型根据机构选型根据给定的运动要求给定的运动要求选择连选择连 杆机构的类型;杆机构的类型;尺度综合确定各构件的尺
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