机械设计基础第四版第2章.ppt

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1、定义定义平面内若干构件用低副联接的机构称为平面连杆机构平面内若干构件用低副联接的机构称为平面连杆机构 第二章 平面连杆机构(Planar Linkage)平面连杆机构特点特点(Characteristic)(Characteristic)：运动副元素为面接触，压强小，磨损轻，承运动副元素为面接触，压强小，磨损轻，承载能力大，易加工，难以准确实现任意预定的运载能力大，易加工，难以准确实现任意预定的运动规律，设计较复杂动规律，设计较复杂应用：应用：1)1)用于受力较大的挖掘机，破碎机。用于受力较大的挖掘机，破碎机。2)用于实现各种不同的运动规律要求用于实现各种不同的运动规律要求平面连杆机构3)可以

2、实现给定轨迹要求可以实现给定轨迹要求a曲柄曲柄(Crank)Crank)：与机架相联并且作整周转动的构件；与机架相联并且作整周转动的构件；b b连杆连杆(CouplerCoupler)：不与机架相联作平面运动的构件；：不与机架相联作平面运动的构件；c c摇杆摇杆(RockerRocker)：与机架相联并且作往复摆动的构件；与机架相联并且作往复摆动的构件；d d机架机架(FrameFrame)：a、c连架杆连架杆(Side linkSide link)。2-1 2-1 铰链四杆机构铰链四杆机构一、曲柄存在条件一、曲柄存在条件铰链四杆机构铰链四杆机构将上式相加得将上式相加得:a b a c a d

3、:a b a c a d结论：结论：1.1.曲柄为最短杆（最短杆邻边作机架）曲柄为最短杆（最短杆邻边作机架）2.2.最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆之和最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆之和在在 ACAC1 1D D中中 b a+c d b a+c db a+d cb a+d c在在 AC AC2 2D D中中 d+c a+b d+c a+ba+b c+da+b c+da+d c+ba+d c+ba+c b+a+c b+d d 1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构Crank-rocker linkage)在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。一般曲柄主动，将连续转动转换为摇杆的摆动，也可摇杆主

4、动，曲柄从动。运动特点：根据连架杆运动形式的不同，可分为三种基本形式二、铰链四杆机构二、铰链四杆机构 的基本型式的基本型式曲柄摇杆机构应用实例曲柄摇杆机构应用实例缝纫机脚踏板机构1）急回特性急回特性 为为极位夹角极位夹角-在极限位置曲柄与连杆连杆两次共线的夹角在极限位置曲柄与连杆连杆两次共线的夹角 为为摇杆摆角摇杆摆角铰链四杆机构铰链四杆机构这个急回特性用这个急回特性用行程速比系数行程速比系数(Cofficent of Travel Speed Ratio)K描述：描述：2 2）压力角与传动角）压力角与传动角 压力角压力角从动件受力方向与受力从动件受力方向与受力 点绝对速度方向的夹角点绝对速度

5、方向的夹角P PPsinPsin-有害分力有害分力PcosPcos-有效分力有效分力希望希望 小好，小好，不便度量，用其余角不便度量，用其余角 来度量，来度量，称为传动角，称为传动角，所以所以 大，传力性能好大，传力性能好.是变化的，是变化的，minmin 40 40最小传动角出现在曲柄和机架共线的位置铰链四杆机构铰链四杆机构如果机构运动时出现如果机构运动时出现 =0=0或或=90=900 0，有效分力为零，有效分力为零无论多大的原动力不能推动从动件无论多大的原动力不能推动从动件3）死点死点铰链四杆机构铰链四杆机构 两连杆架均为曲柄的四杆机构应用举例：火车轮、插床机构运动特点：从动曲柄变速回转

6、2.2.双曲柄机构双曲柄机构(Double-crank linkage)火车轮双曲柄机构应用实例插床机构双曲柄机构应用实例 3.双摇杆机构双摇杆机构(Double-rocker linkage)双摇杆机构应用实例港口起重机选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线 例题例题:a)以最短杆邻边为机架以最短杆邻边为机架曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构；曲柄存在条件的推论：曲柄存在条件的推论：）不满足结论）不满足结论2，最短杆与最长杆之和大于最短杆与最长杆之和大于 其它两杆之和其它两杆之和皆为双摇杆机构皆为双摇杆机构）满足结论）满足结论2，最短杆与最长杆之和小于或等最短杆与最长杆之和小于或等 于其它两杆之和于

7、其它两杆之和,则则:b)以最短杆为机架以最短杆为机架双曲柄机构双曲柄机构；c)以最短杆对边为以最短杆对边为 机架机架 双摇杆机构双摇杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构动画演示例题例题 1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB是曲柄，求是曲柄，求AB的取值范的取值范围；围；2）如果该机构能成为双曲柄机构，求）如果该机构能成为双曲柄机构，求AB的最小值；的最小值；3）如果该机构能成为双摇杆机构，求）如果该机构能成为双摇杆机构，求AB的取值范围。的取值范围。35DCBA5030(1)AB为最短(2)AD为最短或AB为最长AB既为最长也为最短(3)只能考虑不满足杆长和条件

8、下的机构AB为最短35DCBA5030或2-2 铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化一、曲柄滑块机构一、曲柄滑块机构广泛用与内燃机、冲床等，将回转广泛用与内燃机、冲床等，将回转运动转变为直线运动或反之。运动转变为直线运动或反之。e=0 时，对心；时，对心；e0时，偏置。时，偏置。对心没急回特性对心没急回特性,滑块为原动件时有死点滑块为原动件时有死点，二二、曲柄滑块机构的演化（取不同构件为机架或改变杆长）、曲柄滑块机构的演化（取不同构件为机架或改变杆长）1.1.导杆机构导杆机构铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化小型刨床应用实例对于摆动导杆机构由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向

9、，与从动杆上受力点的速度方向始终一致，所以传动角等于90度。2.曲柄摇块机构卡车自动卸料机构卡车自动卸料机构铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化3.定块机构 手动泵铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化4.双滑块机构 三、偏心轮机构三、偏心轮机构扩大转动副扩大转动副铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化例题：图示导杆机构运动简图中1为常数，杆长BC为AB之半，在图上作图，标出摆杆的摆角，并计算出，以及行程速比系数K的大小。2、图示曲柄滑块的机构运动简图，已知：曲柄为原动件，1=600。（1）在机构运动简图上标出该位置时滑块的压力角；（2）在机构运动简图上画出机构的两个极限位置；(3)在机构运动简图

10、上标出极位夹角和滑块的行程H，写出行程速度变化系数K的表达式。例题1.按给定连杆位置设计四杆机构 已知：连杆BC长度及三个位置（B1C1,B2C2,B3C3）要求：设计铰链四杆机构设计步骤：连接B1B2、B2B3，作线B1B2、B2B3的垂直平分线b12、b23，交于A点；连接C1C2、C2C3，作线C1C2、C2C3的垂直平分线c12、c23，交于D点；连接AB1、C1D。2-3平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计根据不同的运动要求，确定四杆机构的杆长尺寸，有解根据不同的运动要求，确定四杆机构的杆长尺寸，有解析法和图解法析法和图解法二二 按给定行程速度变化系数设计四杆机构按给定行程速度变化系数设计四杆机构AB=(AC2-AC1)/2AB=(AC2-AC1)/2BC=(AC1+AC2)/2BC=(AC1+AC2)/2AC1=BC-ABAC1=BC-ABAC2=BC+ABAC2=BC+AB180180（K-K-1 1）（K+1K+1）=确定比例尺确定比例尺C C1 1D DB B1 1C C2 2B B2 2 A A O O9090-9090-平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计已知CD，K K