平面连杆机构课件.pptx

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1、平面连杆机构课件平面连杆机构课件 连杆机构是由若干刚性构件用低副连接而成的平面机构,又称低副机构。2.1.1 特点1.优点1）各构件以低副相连,压强小,易于润滑,磨损小；2.1 平面连杆机构基本类型 及其应用2）能由本身几何形状保持接触;3）制造方便，精度高；4）构件运动形式的多样性，实现多种多样的运动轨迹。第1页/共59页2.缺点1）机构复杂,传动积累误差较大（只能近似实现给定的运动规律）；2）设计计算比较复杂；3）作复杂运动和往复运动的构件的惯性力难以平衡，常用于速度较低的场合。平面连杆机构的设计通常包括选型和运动尺寸设计两个方面，前者是指确定接连杆机构的结构组成，后者是确定机构运动简图的

2、参数。2.1.2 设计的基本问题第2页/共59页 2.2 平面四杆机构的基本型式 及其演化2.2.1 铰链四杆机构 所有运动副均为转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构，其它型式的平面四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而成的。根据构件数目分为四杆机构、五杆机构。广泛应用的是平面四杆机构，而且它是构成和研究平面多杆机构的基础。第3页/共59页 组成转动副的两构件能作整周相对转动该转动副称为整转副，否则为摆动副。机架组成曲柄连架杆连杆摇杆 曲柄所联接的两个转动副均为整转副，而摇杆所联接的两个转动副均为摆动副。按照两连架杆的运动形式的不同，可将铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种

3、类型。第4页/共59页1.曲柄摇杆机构缝纫机踏板机构搅拌机输送机构第5页/共59页2.双曲柄机构油泵振动筛第6页/共59页平行四边形机构反平行四边形机构车轮第7页/共59页3.双摇杆机构飞机起落架鹤式起重机第8页/共59页翻台机构 本机构为翻台震实式造型机的翻台机构，是双摇杆机构，当造型完毕后，可将翻台F翻转180，转到起模工作台的上面，以备起摸。第9页/共59页1.转动副转化成移动副的演化2.2.2 四杆机构的演化第10页/共59页对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构还可以转化为双滑块机构曲柄移动导杆机构第11页/共59页2.扩大转动副 在左图中若将转动副B的半径扩大到比曲柄AB的长度还要大，则

4、曲柄滑块机构转化为偏心轮机构。在含曲柄的机构中，若曲柄的长度很短，在柄状曲柄两端装设两个转动副存在结构设计方面的问题，故常常设计成偏心轮机构。第12页/共59页曲柄摇杆机构取不同构件为机架各构件间的相对运动关系不变3.取不同构件作机架（1）曲柄摇杆机构第13页/共59页双曲柄机构双摇杆机构第14页/共59页（2）曲柄滑块机构(a)曲柄滑块机构(b)曲柄转动导杆机构(c)曲柄摇块机构(b)曲柄摆动导杆机构(d)定块机构 组成移动副的两活动构件，画成杆状的构件称为导杆，画成块状的构件称为滑块。第15页/共59页对心曲柄滑块机构 因导路的中线通过曲柄的回转中心而得名。该机构能把回转运动转换为往复直线

5、运动或作相反的转变，广泛应用于蒸汽机、内燃机、空压机以及各种冲压机器中。第16页/共59页转动导杆机构 该机构是通过将曲柄滑块机构中的曲柄固定演化而成，它可将主动件的匀速回转转化为导杆的非匀速转动。第17页/共59页摆动导杆机构 该机构具有急回运动性质，且其传动角始终为90度，具有最好的传力性能，常用于牛头刨床、插床和送料装置中。第18页/共59页定块机构 该机构是通过将曲柄滑块机构中的滑块固定而演化得出，它可把主动件的回转或摆动转化为导杆相对于滑块的往复移动。第19页/共59页摇块机构 该机构是通过将曲柄滑块机构中的连杆固定而演化得出，它可把主动件的匀速回转运动转化为导杆相对于滑块的往复移动

6、并随滑块摆动的形式。翻斗第20页/共59页正弦机构 该机构是具有2个移动副的四杆机构，因从动件的位移与原动曲柄的转角的正弦成正比而得名，常用于缝纫机下针机构和其他计算装置中。第21页/共59页椭圆规 动杆联接两回转副，固定导杆联接两移动副，导杆呈十字形，动杆上各点轨迹为长短径不同的椭圆。第22页/共59页4.多杆机构手动冲床第23页/共59页六杆机构第24页/共59页2.3 平面四杆机构的基本特性2.3.1铰链四杆运动链成为曲柄摇杆机构的条件1.转动副为整转副的充分必要条件结论：铰链四杆机构中相邻两杆能作整周转动的条件是：组成该转动副的两个构件中必有一个为最短杆，且最短杆与最长杆长度之和小于其

7、它两杆的长度之和。第25页/共59页杆长条件杆长条件机架条件机架条件机构类型机构类型满足杆长之满足杆长之和条件和条件最短杆相邻的杆为机架最短杆相邻的杆为机架曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构最短杆本身为机架最短杆本身为机架双曲柄机构双曲柄机构最短杆相对的杆为机架最短杆相对的杆为机架双摇杆机构（双摇杆机构（I）不满足杆长不满足杆长之和条件之和条件任意杆为机架任意杆为机架双摇杆机构（双摇杆机构（II）2.四杆铰链运动链成为曲柄摇杆机构的条件第26页/共59页AB1234eCabD2B23Cb4bbEFGaA1成为曲柄滑块机构的条件为：（其中e偏心距离）1aea例:第27页/共59页1.曲柄摇杆机构中，原动件

8、AB以等速转动（1）输出件CD的两极限位置当AB与BC两次共线时，输出件CD处于两极限位置。极位夹角：当摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄位置线所夹的锐角。2.3.2 急回特性第28页/共59页曲柄转角对应的时间摇杆点C的平均速度B2C2B1C1A21C34BDabcd摆角极位夹角 v1v2第29页/共59页（2）输出件的行程速度变化系数K：从动件快行程平均速度v2与慢行程平均速度v1之比。平面四杆机构具有急回特性的条件：（1）原动件作等速整周转动；（2）输出件作往复运动；（3）第30页/共59页314AB2Cab2.曲柄滑块机构中，原动件AB以等速转动B1B2H,无急回特性C1C2对心曲柄滑块

9、机构第31页/共59页2AB134eCabC1B1B2HC2,有急回特性。偏置曲柄滑块机构第32页/共59页ABB2B13.曲柄摆动导杆机构有急回特性第33页/共59页2.3.3 压力角与传动角在不计摩擦力、重力、惯性力的条件下，机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度方向线所夹的锐角。压力角：传动角：压力角的余角。vcFF1F2越小，传力越好。越大，传力越好。1.压力角与传动角第34页/共59页2.四杆机构的最小传动角位置（1）铰链四杆机构中，原动件为AB当为锐角时，当为钝角时，以AB为原动件的曲柄摇杆机构：第35页/共59页 当曲柄和机架处于两共线位置时，连杆和输出件的夹角最

10、小和最大（）。以曲柄为原动件的曲柄摇杆机构，当曲柄和机架处于两共线位置之一时，出现最小传动角。第36页/共59页（2）曲柄为主动件的曲柄滑块机构FvcB1C1 曲柄为主动件的曲柄滑块机构，当曲柄处于与机架垂直的位置之一时出现最小传动角。第37页/共59页（3）曲柄为主动件的摆动导杆机构vB3F 曲柄为主动件的摆动导杆机构，传动角始终为90o，具有很好的传力性能。第38页/共59页ACBDvBFB132C?Fv注意：压力角与传动角是指从动件的受力方向与受力点的 速度方向的夹角。AB134C2vBFvC第39页/共59页 曲柄摇杆机构中取摇杆为主动件时，当曲柄与连杆共线时，连杆对从动件曲柄的作用力

11、通过转动中心A，传动角为零，力矩为零，称为死点位置。2.3.4 死点位置第40页/共59页 当工件被夹紧后，BCD成一直线，机构处于死点位置，即使工件的反力很大，夹具也不会自动松脱，该例为利用死点位置的自锁特性来实现工作要求的。死点的利用：第41页/共59页飞机起落架机构请思考：下面机构的死点位置在哪里？第42页/共59页例 在图示铰链四杆机构中，已知铰链四杆机构各构件的长度分别为LAB=20mm，LBC=60mm，LCD=85mm，LAD=50mm，要求：（1）试确定该机构是否有曲柄？（2）若以AB为原动件，试画出该机构在图示位置时的压力角和该机构的最小传动角。（3）在什么情况下此机构有死点

12、位置？在图上标出死点发生的位置。解:(1)又AD为机架 所以该机构存在曲柄，构件AB就是曲柄。第43页/共59页ACBDmin（2）如图所示B”C”BC第44页/共59页ACBD（3）如图所示，当以摇杆CD为主动件、且曲柄AB与连杆BC共线时的位置为死点位置C2B2B1C1第45页/共59页2.4.1 按给定连杆位置设计四杆机构2.4 平面四杆机构的运动设计 已知:连杆的长度和占据的两位置B1C1,B2C2,设计四杆机构。此问题的本质是：已知活动铰链，求固定铰链（求活动铰链轨迹圆的圆心）。第46页/共59页B1B2C1C2AD给定两位置有无穷多解b12c12第47页/共59页第48页/共59页

13、B1B2B3C1C2C3AD给定三位置，有唯一解第49页/共59页第50页/共59页1.铰链四杆机构2.4.2 按给定的从动件的行程 和K设计四杆机构第51页/共59页DC2C1AOEB2B1第52页/共59页由k计算极位夹角步骤：任选固定铰链中心D,由l4和作出摇杆的两极限位置C1D和C2D连接C1和C2 过C1、C2作与C1C2成C1C2N=900-的直线C1O、C2O,得交点O以O为圆心OC1为半径作圆,在圆弧上任选一点A作为固定铰链中心以A为圆心,AC2为半径作圆弧交AC1于E,平分EC1,得曲柄长度l2.再以A为圆心,为l2半径作圆交AC1和AC2的延长线于B1,B2.B1C1=l3第53页/共59页第54页/共59页2.曲柄滑块机构已知：H，K，e。求运动学尺寸。第55页/共59页HOeAc2c1EB1B2第56页/共59页第57页/共59页第58页/共59页