平面四杆机构的运动设计ppt课件.ppt

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1、第五节第五节平面四杆机平面四杆机构的运动设计构的运动设计为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能平面四杆机构的运动设计是指根据给定的平面四杆机构的运动设计是指根据给定的运动条件，确定机构中各个构件的尺寸。运动条件，确定机构中各个构件的尺寸。设计的类型：设计的类型：按照给定的运动规律位置设计按照给定的运动规律位置设计按照给定的运动轨迹轨迹设计按照给定的运动轨迹轨迹设计设计的方法：设计的方法：解析法；实验法；图解法解析法；实验法；图解法为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小

2、学图书室育人功能 图解法是通过几何作图来设计四杆机构图解法是通过几何作图来设计四杆机构的。首先根据设计要求找出机构运动的几的。首先根据设计要求找出机构运动的几何尺寸之间的关系，然后按比例作图并确何尺寸之间的关系，然后按比例作图并确定出机构的运动尺寸。这种方法比较直观，定出机构的运动尺寸。这种方法比较直观，但由于作图过程会有一定的误差，因此精但由于作图过程会有一定的误差，因此精度不高。度不高。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能解析法首要建立方程式，然后根据已知的解析法首要建立方程式，然后根据已知的参数对方程式求解。其设计

3、的结果比较精参数对方程式求解。其设计的结果比较精确，能够解决复杂的设计问题，但计算过确，能够解决复杂的设计问题，但计算过程比较繁琐，适宜采用计算机辅助设计。程比较繁琐，适宜采用计算机辅助设计。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能实验法是利用连杆曲线的图谱来设计四实验法是利用连杆曲线的图谱来设计四杆机构。根据给定的运动轨迹从图谱中杆机构。根据给定的运动轨迹从图谱中选择形状相近的连杆曲线，便可直接查选择形状相近的连杆曲线，便可直接查出机构中的各个尺寸参数，并由此没计出机构中的各个尺寸参数，并由此没计出四杆机构。这种方法比较简

4、便，但精出四杆机构。这种方法比较简便，但精度较低。度较低。由于在一般的机械设备中，常常遇到的由于在一般的机械设备中，常常遇到的设计类型是位置设计，因此，本书只介设计类型是位置设计，因此，本书只介绍按照给定的运动规律用图解法设计平绍按照给定的运动规律用图解法设计平面四杆机构的过程。面四杆机构的过程。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能如图所示，已知如图所示，已知摇杆摇杆CD长度长度L3及及摆角摆角，行程速，行程速比系数比系数K，要求设，要求设计曲柄摇杆机构。计曲柄摇杆机构。一、按给定的行程速度变化系数设计一、按给定的行程速

5、度变化系数设计为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能解解:设计的实质是确设计的实质是确定曲柄与机架组成的定曲柄与机架组成的固定铰链中心固定铰链中心A A的位的位置，并求出机构中其置，并求出机构中其余三个构件的长度。余三个构件的长度。其设计步骤如下：其设计步骤如下：(1)(1)计算极位夹角计算极位夹角为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（2 2）画出摇杆）画出摇杆的极限位置。的极限位置。任选固定铰链中任选固定铰链中心心D D的位置，选的位置，选取适当比

6、例尺，取适当比例尺，按摇杆长度和摆按摇杆长度和摆角画出摇杆角画出摇杆CD CD 的两个极限位置的两个极限位置C C1 1D D 和和C C2 2D D为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（3 3）作直角三角）作直角三角形形PCPC1 1C C2 2为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（4）作直角三角形作直角三角形PCPC1 1C C2 2的外接圆的外接圆以直角三角形直角三角形PCPC1 1C C2 2的的斜边为直径，斜边的斜边为直径，斜边的中心中心

7、O O为圆心，画直为圆心，画直角三角形角三角形PCPC1 1C C2 2的外接的外接圆。圆。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（5）确定曲柄的固确定曲柄的固定铰链中心定铰链中心A A 在外接圆上在外接圆上(C(C1 1PCPC2 2弧）任取一点作为弧）任取一点作为曲柄的固定铰链中曲柄的固定铰链中心心A A。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（6）确定曲柄的尺寸确定曲柄的尺寸由于在极限位置时，曲由于在极限位置时，曲柄与连杆共线，所以柄与连杆共线，

8、所以为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（7）确定连杆和机确定连杆和机架的尺寸架的尺寸为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能由于曲柄回转中心由于曲柄回转中心A可在圆弧可在圆弧C C1 1PCPC2 2上任意上任意选取，所以有无穷多解答。如果机架尺寸选取，所以有无穷多解答。如果机架尺寸未给定，则应以机构在工作行程中具有较未给定，则应以机构在工作行程中具有较大的传动角为出发点，来确定曲柄回转中大的传动角为出发点，来确定曲柄回转中心的位心的位 置。置。为深

9、入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2.2.曲柄滑块机构曲柄滑块机构已知曲柄滑块机构已知曲柄滑块机构的行程速度变化系的行程速度变化系数数K,K,滑块的行程滑块的行程H H和偏心距和偏心距e e，试设，试设计此机构。计此机构。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能其设计步骤如下：其设计步骤如下：(1)(1)计算极位夹角计算极位夹角(2)(2)画出滑块的极限位置画出滑块的极限位置为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神

10、,充分发挥中小学图书室育人功能（3 3）作）作C C1 1C C2 2P=90P=90_,作直作直角三角形角三角形PCPC1 1C C2 2及外及外接圆接圆为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（4 4）作直线）作直线C C1 1C C2 2，距离为距离为e e，在圆弧，在圆弧C1PC1P上的交点确定上的交点确定为固定铰链中心为固定铰链中心A A为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（5 5）确定曲柄和）确定曲柄和连杆的尺寸连杆的尺寸为深入学习习近平新

11、时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（6 6）在曲柄的运）在曲柄的运动轨迹上，任取一动轨迹上，任取一点点B,B,按各构件的按各构件的尺寸画出机构尺寸画出机构ABCABC，即为该机构在某，即为该机构在某个位置的运动简图。个位置的运动简图。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3.导杆机构导杆机构已知机架已知机架ADAD的长度的长度L L4 4和行程速度变化和行程速度变化系数系数K K，使设计该，使设计该机构。机构。解：由图中可知解：由图中可知=.=.设计的实质设计的实质

12、就是确定曲柄就是确定曲柄ACAC的的长度长度L L1 1.为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（1 1）计算极位夹角）计算极位夹角（2 2）任选固定铰）任选固定铰链中心链中心D D的位置的位置,以以夹角夹角做出导杆的做出导杆的两个极限位置。两个极限位置。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（3 3）作）作的角平的角平分线分线BDBD，并在角平，并在角平分线上选取适当比分线上选取适当比例尺量取例尺量取AD=L4,AD=L4,则则得到固定铰链得到固定铰

13、链A A的的位置。位置。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（4 4）过）过A A点作导杆点作导杆极限位置的垂线，极限位置的垂线，ACAC1 1,AC,AC2,2,则曲柄的则曲柄的长度长度L1=ACL1=AC1.1.为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能二二、按给定的连杆位置设计、按给定的连杆位置设计为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能已知机构的长度比例尺为已知机构的长度比例尺

14、为l，铰链四杆机构铰链四杆机构中连杆中连杆BC的长度为的长度为l为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能解：解：设计的实质就设计的实质就是确定连架杆与机架是确定连架杆与机架的固定铰链中心的固定铰链中心A和和D的位置，并由此求的位置，并由此求出其余三个杆的杆长。出其余三个杆的杆长。（1）分别作）分别作B1B2、B2B3的中垂线的中垂线b12和和b23，交点就是固定铰链中交点就是固定铰链中心心A。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（2）分别作）分别作C1

15、C2、C2C3的中垂线的中垂线c12和和c23，交点就是固定铰链中交点就是固定铰链中心心D。（3）连接）连接AB1C1D,即即为所设计的铰链四杆为所设计的铰链四杆机构在第一位置时的机构在第一位置时的运动简图。运动简图。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（4）根据作图时选择）根据作图时选择的比例尺以及从图中量的比例尺以及从图中量取的尺寸即可确定构件取的尺寸即可确定构件的尺寸的尺寸为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能给定连杆的三个位置只有唯一解，若给

16、定连给定连杆的三个位置只有唯一解，若给定连杆的两个位置，则有无穷解。实际设计时，杆的两个位置，则有无穷解。实际设计时，可根据其他附加条件得到唯一的、确定的解。可根据其他附加条件得到唯一的、确定的解。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 1 1。四四杆杆机机构构中中是是否否存存在在死死点点位位置置，决决定定于于从从动动件是否与件是否与连连杆杆_ _。2 2。平平面面连连杆杆机机构构当当行行程程速速比比系系数数k k 时时,机构就具有急回特性。机构就具有急回特性。3.3.四四 杆杆 机机 构构 从从 动动 件件 的的 行行

17、程程 速速 比比 系系 数数 k=k=，只只要要机机构构在在运运动动过过程程中中具具有有极极位位夹夹角角，该该机构就具有机构就具有 。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能4 4、构构件件间间用用四四个个转转动动副副相相连连的的平平面面四四杆杆机机构构，称称为为铰铰链链四四杆杆机机构构，它它有有 、和和 三三种基本种基本类类型。型。5.5.曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构产产生生“死死点点”位位置置的的条条件件是是，摇摇杆杆为为 件，曲柄件，曲柄为为 件。件。6.6.在在铰链铰链四杆机构中，若最短杆与最四杆机构中，若最短杆与最长长

18、杆杆长长度度之和之和_ _其它两杆其它两杆长长度之和，度之和，则则最短最短杆相杆相邻邻杆杆为为机架机架时时，可得曲柄，可得曲柄摇摇杆机构。杆机构。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能7。家用缝纫机的踏板机构属于。家用缝纫机的踏板机构属于机构，该机构，该机构的主动件是机构的主动件是，该机构有，该机构有个个死点位置。死点位置。8.一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700；(1)当取当取c杆杆为机架时，它为何种具体类型？为机架时，它为何种具体类型？_；（

19、2）当取当取d杆为机架时，则为杆为机架时，则为_。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能9单缸内燃机属于单缸内燃机属于机构，它以机构，它以为主动件。为主动件。该机构存在该机构存在个死点位置。个死点位置。10。对心曲柄滑块机构是由。对心曲柄滑块机构是由机构演化而来的，机构演化而来的，其滑块的移动距离（行程）其滑块的移动距离（行程）H等于等于的两倍。的两倍。18机构中传动角机构中传动角和压力角和压力角之和等于之和等于。19一对心式曲柄滑块机构，若以滑块为机架，一对心式曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成则将演化成机构。机构

20、。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能练习：练习：1、什么是铰链四杆机构的死点位置，如何克、什么是铰链四杆机构的死点位置，如何克服死点位置？服死点位置？2、什么是曲柄摇杆机构的急回特性？机构、什么是曲柄摇杆机构的急回特性？机构有急回特性的条件是什么？有急回特性的条件是什么？3、曲柄滑块机构是由什么机构演化而来的、曲柄滑块机构是由什么机构演化而来的？为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时

21、，()死死点位置。点位置。A不存在不存在B曲柄与连杆共线时为曲柄与连杆共线时为C摇杆与摇杆与连杆共线时为连杆共线时为D摇杆和曲柄摇杆和曲柄共线时为共线时为2.为保证四杆机构良好的传力性能，（为保证四杆机构良好的传力性能，（）不应小于最小许用值。不应小于最小许用值。A压力角压力角B传动角传动角C极位夹角极位夹角D螺旋角螺旋角为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 3.铰链四杆机构中铰链四杆机构中,不与机架相连的构件称为不与机架相连的构件称为()A.曲柄曲柄B.连杆连杆C.连架杆连架杆D.摇杆摇杆4、有急回特性的平面连杆机构的行程速比系、有急回特性的平面连杆机构的行程速比系数数（）A.K=1B.K1C.K1D.K1为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能5、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，其最小传动角的位置在（其最小传动角的位置在（）A.曲柄与连杆共线的两个位置之一曲柄与连杆共线的两个位置之一B.曲柄与机架共线的两个位置之一曲柄与机架共线的两个位置之一C.曲柄与机架相垂直的位置曲柄与机架相垂直的位置D.摇杆与机架相垂直时，对应的曲柄位置摇杆与机架相垂直时，对应的曲柄位置