清华大学机械原理第2章连杆机构.pptx

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1、2.1平面连杆机构的类型平面四杆机构的基本形式4 机架(固定件)，1,3 连架杆，2 连杆A,B,C,D 四个铰链第1页/共92页第2页/共92页1.曲柄摇杆机构基本运动形式：等速回转往复摆动特性（1）急回运动行程速比系数K第3页/共92页2.双曲柄机构q运动形式q主动件等速回转从动件变速回转第4页/共92页例：惯性筛机构第5页/共92页三杆共线时出现运动不确定，怎么办？特例：平行四边形机构第6页/共92页三杆共线时出现运动不确定，怎么办？第7页/共92页应用实例：例1：机车驱动轮联动装置第8页/共92页例2：两错开排列的平行四边形机构第9页/共92页例3：反平行四边形机构车门启闭机构第10页

2、/共92页例4：绘图仪第11页/共92页3.双摇杆机构q运动形式q两连架杆均为摇杆的机构第12页/共92页例1：鹗式起重机第13页/共92页例2：飞机起落架机构第14页/共92页如何形成这三种基本形式？如何形成这三种基本形式？第15页/共92页 平面连杆机构的演化1.转动副转化为移动副当当CDCD趋于无穷大时，机构变成了什么样？趋于无穷大时，机构变成了什么样？第16页/共92页（1）偏置曲柄滑块机构当当e=0e=0时，如何？时，如何？第17页/共92页思考：曲柄滑块机构最大压力角的位置，急回特性？（2）对心曲柄滑块机构当当BCBC时，曲柄滑块机构演化为什么机构？时，曲柄滑块机构演化为什么机构？

3、第18页/共92页（3）正弦机构第19页/共92页2.选取不同构件为机架（1）导杆机构导杆机构导杆机构第20页/共92页转动导杆机构导杆机构中，传动角=？第21页/共92页摇块机构（2）摇块机构与定块机构1）摇块机构第22页/共92页2）定块机构（移动导杆机构）第23页/共92页例1：牛头刨床q急回运动？q机构类型？第24页/共92页例2：转缸式径向柱塞泵机构类型？第25页/共92页例3：自动货车翻斗机构机构类型？第26页/共92页3.变换构件的形态摆动导杆机构第27页/共92页4.扩大运动副尺寸偏心轮机构第28页/共92页特点：q小行程q大出力第29页/共92页多杆机构 实际应用中，单个的四

4、杆机构很难满足运动的要求，往往是多个机构的组合。例：牛头刨床第30页/共92页2.2 平面连杆机构的工作特性运动特性1.转动副为整转副的条件 把构件用铰链或销轴联接，使两构件能相互运动，形成动联接（运动副）回转副 能够相互回能够相互回转一整周的回转转一整周的回转副叫副叫整转副整转副第31页/共92页第32页/共92页(1)构成整转副的两个构件中，必有一个最短杆；(2)最短杆与最长杆杆长之和其余两杆之和。q 推论：(1)(1)若若A A是整转副，是整转副，B B必定是整转副；必定是整转副；(2)(2)具有两个整转副的构件必为最短杆，并满足杆长和条具有两个整转副的构件必为最短杆，并满足杆长和条件；

5、件；(3)CD(3)CD不是整转副；不是整转副；(4)(4)整转副条件不满足时，机构总的各构件只能摆动。整转副条件不满足时，机构总的各构件只能摆动。第33页/共92页曲柄存在条件整转副？机架？第34页/共92页行程速度变化系数：极位夹角：2.2.急回运动特性急回运动特性第35页/共92页K 由工作要求提出思考：能否实现 K=1?以摇杆为主动件时，vm1=vm2,曲柄的运动？3.运动的连续性在设计机构时,必须检查所设计的机构是否满足运动连续性的要求第36页/共92页传力特性1.压力角与传动角 从动件受到驱动力的问题第37页/共92页条件：不计摩擦力当计摩擦力时，90时卡死（自锁）q传动角=90-

6、角度按锐角计第38页/共92页为了防止机构卡死：=40，高速和大功率=50 仪表机构可小些思考:（1）太小怎么办？（2）与各杆长之间的关系？第39页/共92页2.死点位置第40页/共92页第41页/共92页摇杆为主动件，曲柄与连杆重合时，运动不确定q=0或=180 例：缝纫机主轴传动机构死点位置：出现踏不动或倒转现象第42页/共92页q对从动件施加外力；q利用从动件本身的惯性或在从动件上加装飞轮(缝纫机，单缸柴油机)；q采用多组同样的机构联动和错开死点位置（蒸汽机车）。通过死点位置的措施：第43页/共92页蒸汽机车车轮联动机构第44页/共92页第45页/共92页死点位置的利用：夹具工件厚度有误

7、差怎么办？第46页/共92页飞机起落架机构：第47页/共92页2.4 平面连杆机构的运动分析 分析机构的位移（包括轨迹）、速度和加速度等运动情况目的：为机械运动和动力性能研究提供必要的依据。位移速度加速度方法：图解法：简单方便，但精度有限。解析法：计算精度高，但数学模型繁杂，计算工作量大。第48页/共92页瞬心法及其应用1.速度瞬心 相互作平面相对运动的两构件上在任意瞬时其相对速度为零的重合点速度瞬心(1)绝对瞬心与相对瞬心若构件1不动时，为绝对瞬心，否则，为相对瞬心。第49页/共92页2.机构中瞬心的数目n个构件组成的机构：3.机构中瞬心位置的确定(1)通过运动副直接相联的两构件的瞬心1)转

8、动副相联 绝对瞬心 相对瞬心第50页/共92页2)移动副相联 3)平面高副相联 纯滚动 接触点M 滚动+滑动 公法线nn上 第51页/共92页(2)不直接相联的两构件的瞬心三心定理：三个作平面平行运动的构件共有三个瞬心，且位于同一直线上。即瞬心与 、位于同一直线上。第52页/共92页4.瞬心在速度分析中的应用已知：和长度比例求：、和 第53页/共92页 为构件2和4的瞬心，则：结论：传动比等于两构件的绝对瞬心至其相对瞬心距离的反比。传动比第54页/共92页推广：第55页/共92页 C点的速度即为瞬心 的速度第56页/共92页杆组法及其应用（自学）1.杆组法2.杆组法在运动分析中的应用第57页/

9、共92页2.5 平面连杆机构的运动设计基本问题及方法1.设计的基本问题q实现刚体预定位置的设计第58页/共92页q实现预定运动规律的设计q实现预定轨迹的设计第59页/共92页2.设计的基本方法q图解法q解析法q实验法设计时选用哪种方法应视具体情况而定第60页/共92页急回机构的设计问题：已知行程速比系数K，摇杆长度l3，摆角第61页/共92页设计过程q求极位夹角q确定D，C1，C2的位置第62页/共92页q求曲柄转轴A的位置第63页/共92页q求曲柄长度即确定B点的位置第64页/共92页q设计结果q曲柄滑块机构的设计方法？第65页/共92页刚体导引机构的设计q工作要求连杆能通过三个位置，设计能

10、实现以上要求的连杆机构第66页/共92页q假设四杆机构已经设计完成如下：第67页/共92页q选定铰链B、C的位置，确定连杆BC的长度第68页/共92页q求铰链A、D的位置第69页/共92页q连接AB1C1D即为所求四杆机构第70页/共92页讨论：q连杆上B、C位置要根据实际需要确定，所以，满足以上设计命题的解有无穷多个；qA、D点重合的问题？q已知连杆的两个位置或更多的位置？第71页/共92页函数生成机构的设计 已知四杆机构中两固定铰链A、D的位置，要求所设计的四杆机构两连架杆的转角能实现三组对应关系。第72页/共92页1.图解法(刚化反转法)以AD为机架时，观察到ABCD的两个位置图以CD为

11、机架时，观察到ABCD的两个位置图 第73页/共92页第74页/共92页以DF为机架时，连杆AE的相对位置 AE上选定B铰链，DF为机架，I位置为参考位置。第75页/共92页用刚化反转法求 的转位点 作 及 的中垂线，其交点为所求铰链点 第76页/共92页 即为所求铰链四杆机构讨论：AB杆的长度，无穷多解。第77页/共92页2.解析法(按两连架杆预定的对应位置来设计)自学3.解析法(按给定的函数要求来设计)自学 第78页/共92页按给定轨迹设计q连杆曲线：连杆上任意点的轨迹是一个封闭曲线第79页/共92页1.解析法（略）2.图谱法简介轨迹形状相同或相似的连杆曲线相应的各构件的相对长度比例放大(

12、或缩小)第80页/共92页3.实验法 设计一个四杆机构，使其连杆上一点M的轨迹与给定轨迹近似。构件AB为长度可调的构件，构件BC为具有若干分支杆的构件，其各分支杆不仅长度可调，且相互之间的夹角也可调。第81页/共92页若在这些曲线中找到直线或近似直线的轨迹，则若在这些曲线中找到直线或近似直线的轨迹，则所求的四杆机构为所求的四杆机构为曲柄滑块机构曲柄滑块机构。第82页/共92页2.6 空间连杆机构简介空间机构的运动副第83页/共92页q球面运动副Sq柱面运动副Cq球销运动副Sq移动运动副Pq螺旋运动副Hq转动运动副R第84页/共92页2.2.空间连杆机构空间连杆机构qRSSRqRSSPqPRSR

13、q球面4R第85页/共92页q空间连杆机构有许多特点，可以实现平面连杆机构难以实现或根本无法实现的运动，因此在工程实际中也得到了较多的应用。q张启先编著，空间机构的分析与综合(上)，北京：机械工业出版社，1984q谢存禧等编著，空间机构设计，上海：上海科学技术出版社第86页/共92页本章总结1.重点内容(1)掌握铰链四杆机构的三种基本形式及其演 化形式机构简图，运动形式第87页/共92页基本特性q运动特性：急回运动，死点位置与运动不确定性及克服的办法。q传动特性：压力角或传动角与自锁。重点：曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构，其它都可演化而来。了解演化方法有助于理解。两个基本规律：同一曲柄摇杆机构或曲

14、柄滑块机构，通过改变机架同一曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构，通过改变机架和各杆长度可得其它机构；和各杆长度可得其它机构；第88页/共92页 整转副存在的条件，整转副存在与否与机架无关，曲柄存在与否不仅与整转副有关，还与机架有关。q注重实际应用，逐渐学会自己分析。(2)运动设计(图解法)q已知Kq已知连杆位置第89页/共92页2.设计中应注意的问题(1)计算机构的自由度；(2)传动角和自锁；(3)死点位置的克服与利用；(4)运动不确定性的克服；(5)是否有曲柄和急回运动的要求；(6)动态空间与轨迹干涉；(7)调节（如：杆长调节）。第90页/共92页q本章习题(第2周)：2.2，2.5_q本章习题(第4周)：2.13，2.16，2.19第91页/共92页感谢您的观看！第92页/共92页