第1章平面连杆机构精.ppt

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1、第1章平面连杆机构第1页，本讲稿共24页第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构第2页，本讲稿共24页第一章第一章 平面连杆机构平面连杆机构概述概述1）铰链四杆机构的基本形式）铰链四杆机构的基本形式2）铰链四杆机构中曲柄存在的条件）铰链四杆机构中曲柄存在的条件3）铰链四杆机构的演化型式）铰链四杆机构的演化型式4）平面四杆机构的运动设计）平面四杆机构的运动设计第3页，本讲稿共24页平面连杆机构的特点平面连杆机构的特点 1.优点优点:杆状构件杆状构件,可以传递较远距离的动作可以传递较远距离的动作低副低副,可以承受很大的载荷可以承受很大的载荷曲线形式的多样性曲线形式的多样性运动形式的多样性运动形式的多

2、样性 2.缺点缺点:传动效率低传动效率低、产生惯性力产生惯性力;设计较困难设计较困难研究的问题研究的问题:运动分析运动分析运动设计运动设计第4页，本讲稿共24页1.1 铰链四杆机构的基本形式1.1.1 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构1.1.2 双曲柄机构双曲柄机构1.1.3 双摇杆机构双摇杆机构第5页，本讲稿共24页1.1.1 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构1）组成）组成2）急回特性）急回特性（图（图1-5）3）压力角与传动角）压力角与传动角（图（图1-6）4）死点位置）死点位置（图（图1-7，1-8，1-9，1-10，1-11）第6页，本讲稿共24页曲柄曲柄连杆连杆连架杆连架杆机架机架v曲柄摇杆机构的组

3、成曲柄摇杆机构的组成第7页，本讲稿共24页急回特性计算推导与表征原理图急回特性计算推导与表征原理图急回特性急回特性1.1.1 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构第8页，本讲稿共24页曲柄摇杆机构的急回特性曲柄摇杆机构的急回特性连杆机构中，主动件等速回转连杆机构中，主动件等速回转,从动件的工作行程速度从动件的工作行程速度慢，而回程速度快，称急回特性。通常用行程速比系慢，而回程速度快，称急回特性。通常用行程速比系数数K表示。表示。K=Vm回回/Vm工作工作=1 K=（180+q+q）/（180-q q）极位：从动件所能达到的极限位置。极位：从动件所能达到的极限位置。极位夹角：从动件在两个极限位置时，主动件两

4、极位夹角：从动件在两个极限位置时，主动件两位置所夹之锐角，用位置所夹之锐角，用q q 表示。表示。第9页，本讲稿共24页急回特性是表征从动件特性的。若q 0，即K0 从动件具有急回特性，此机构具有急回特性。分析机构的急回特性时要注意原动件的运动方向。曲柄摇杆机构的急回特性曲柄摇杆机构的急回特性第10页，本讲稿共24页压力角压力角a a:在不计摩擦的情况下在不计摩擦的情况下,从动件受力方向与力作从动件受力方向与力作用点速度方向所夹的锐角。用点速度方向所夹的锐角。传动角传动角g g:压力角之余角。衡量机构的传动性能。压力角之余角。衡量机构的传动性能。传动角传动角g g越大，对机构工作越有利。越大，

5、对机构工作越有利。设计时，应使设计时，应使g g g gmin铰链四杆机构中，曲柄与连杆直共线和重叠共线的两位置处出铰链四杆机构中，曲柄与连杆直共线和重叠共线的两位置处出现的传动角中，必有一处为最小传动角现的传动角中，必有一处为最小传动角压力角压力角a a、传动角、传动角g g第11页，本讲稿共24页传动角的极限位置传动角的极限位置第12页，本讲稿共24页从动件在传动角为零的位置为机构的死点.在分析死点位置时,要首先搞清楚哪个是主动件.死点是机构在运动过程中所处的特殊位置,它与自由度为0不同,与机构的自锁也不同.死点的避免死点的避免机构错位排列加飞轮,利用惯性通过死点利用外力死点的利用死点的利

6、用飞机起落架夹具死点死点第13页，本讲稿共24页利用从动回转曲柄的急回特性利用从动回转曲柄的急回特性平行四边形机构平行四边形机构反平行四变形机构反平行四变形机构1.1.2 双曲柄机构双曲柄机构第14页，本讲稿共24页形成形成鹤式起重机鹤式起重机飞机起落架飞机起落架1.1.3 双摇杆机构双摇杆机构第15页，本讲稿共24页1.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件1）问题的提出）问题的提出2）曲柄存在的条件）曲柄存在的条件设设l1=minl1,l2,l3,l4 l4=maxl1,l2,l3,l4 l1+l 4=l2+l3 曲柄为最短杆曲柄为最短杆l1第16页，本讲稿共24页1.3 铰链四杆机构的演化形式

7、1.3.1 曲柄滑快机构曲柄滑快机构1.3.2 导杆机构导杆机构1.3.3 摇块机构与定块机构摇块机构与定块机构1.3.4 偏心轮机构偏心轮机构第17页，本讲稿共24页1）图解法图解法已知连杆位置，设计连杆机构已知连架杆位置，设计连杆机构已知连杆机构的急回系数，设计连杆机构3）实验法实验法2）解析法解析法已知连架杆位置，设计连杆机构已知连杆上某点的轨迹，设计连杆机构4）最优化方法最优化方法1.4 平面铰链四杆机构的运动设计实现给定从动件的运动规律实现给定的运动轨迹第18页，本讲稿共24页实现给定从动件的运动规律已知：曲柄摇杆机构的急回系数已知：曲柄摇杆机构的急回系数K，摇杆的长度，摇杆的长度l

8、3及摆角及摆角phi，设，设计连杆机构计连杆机构.设计步骤：设计步骤：1）计算出）计算出theta值值2）做出顶角为）做出顶角为phi的，腰长为的，腰长为l3的等腰三角形的等腰三角形3）以底边为一直角边，做出其对角为）以底边为一直角边，做出其对角为theta的直角三角形的直角三角形4）以斜边为直径画出直角三角形的外接圆）以斜边为直径画出直角三角形的外接圆5）取圆上一合适点，定出曲柄与连杆的长度）取圆上一合适点，定出曲柄与连杆的长度1.4.1 按给定行程速比系数设计按给定行程速比系数设计第19页，本讲稿共24页热处理用加热炉门的设计热处理用加热炉门的设计1）问题的分析）问题的分析2）结果的优化）

9、结果的优化3）给定连杆三个位置的问题求解）给定连杆三个位置的问题求解4）给定连杆四个或更多位置的问题分析）给定连杆四个或更多位置的问题分析1.4.2 按给定连杆位置设计按给定连杆位置设计实现给定从动件的运动规律第20页，本讲稿共24页实现车门的方法气体气体车门车门液液体体车车门门磁流体车门机机械械车车门门生物车门第21页，本讲稿共24页机械车门的实现方法软式车门折叠车门推拉式车门旋转式车门转轴水平转轴垂直单开双开第22页，本讲稿共24页垂直轴转动双开车门的开启方法垂直轴转动双开车门的开启方法、向外开？向外开？向内开？向内开？或？或？第23页，本讲稿共24页1.4 平面铰链四杆机构的运动设计1.

10、4.3 按给定点的轨迹设计图解法、实验法、虚拟实验法、解析法图解法、实验法、虚拟实验法、解析法1.4.4 优化设计的步骤：1）根据机构设计的任务和要求，将所研究的问）根据机构设计的任务和要求，将所研究的问题用数学方程式描述出来，即题用数学方程式描述出来，即建立建立供优化设计用供优化设计用的的数学模型数学模型，它包括设计要求，附加条件等：，它包括设计要求，附加条件等：2）根据所建立数学模型的性质，恰当选择适当）根据所建立数学模型的性质，恰当选择适当的最优化方法，上机求解；的最优化方法，上机求解；3）对所得结果进行分析，以判断其实用性；）对所得结果进行分析，以判断其实用性；第24页，本讲稿共24页