机械原理-第8章平面连杆机构及其设计.ppt
第8章平面连杆机构及其设计,基本要求：了解平面连杆机构的组成及其主要优缺点；了解平 面连杆机构的基本形式平面铰链四杆机构；了 解其演化和应用；对曲柄存在条件、传动角、死点 急回运动、行程速比系数、运动连续性等有明确的 概念；了解平面四杆机构设计的基本问题，并学会 根据简单条件设计平面四杆机构的一些基本方法。重 点：曲柄存在条件、传动角、死点、急回运动、行程速 比系数；平面四杆机构设计的一些基本方法。难 点：平面四杆机构最小传动角的确定；平面铰链四杆机 构运动连续性的判断；根据已知条件设计平面四杆 机构等。,8-1 连杆机构及其传动特点,1.连杆机构,连杆机构共同的特点是，原动件都要通过不与机架相连的中间构件才能传动从动件，这个不与机架相连的中间构件称为连杆，而把具有连杆的这些机构统称为连杆机构。,2传动特点,(1)主要优点：,1)连杆机构中的运动副一般均为低副(也称低副机构),可承受较大的载荷，几何形状简单，便于加工制造。2)从动件可以实现不同的运动规律；3)在连杆机构中，连杆上不同点的轨迹称为连杆曲线。当改变连杆相对长度时，可得到不同形状的曲线。,(2)主要缺点：,1)一般具有较长的运动链，所以累积误差较大；2)连杆及滑块的质心作变速运动，它们所产生的惯性力难以 平衡，增加了机构的动载荷，因此不宜用于高速。,3连杆机构的分类,(1)根据连杆机构中各构件间相对运动范围分：,平面连杆机构空间连杆机构,(2)根据连杆机构所含构件数分：,四杆机构 六杆机构 多杆机构,8-2 平面连杆机构的类型和应用,1.平面四杆机构的基本类型铰链四杆机构,铰链四杆机构的组成：,机架 4 连架杆1、3 连杆2,曲柄：连架杆中，能作整周回转者。摇杆：连架杆中，只能在一定范围内摆动者。,所有的运动副都是转动副(周转副和摆动副),1.1 曲柄摇杆机构,1.2 双曲柄机构,当两曲柄相互平行且长度相等时，双曲柄机构成为平行四边形机构。,平行四边形机构的运动不确定现象：,运动不确定现象的消除：错开一定角度再安装一组平行四边形机构。,逆平行(或反平行)四边形机构,车门开闭机构,1.3 双摇杆机构,两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯形机构。,2铰链四杆机构的演化形式,2.1 改变构件的形状和运动尺寸,1、曲柄滑块机构:,对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构,2、双滑块机构,十字滑块联轴器,椭圆仪,2.2 改变运动副尺寸偏心轮机构,2.3 选不同构件为机架(称为机构的倒置),2.4 运动副元素的逆换(包容关系逆换),8-3 有关平面连杆机构的一些基本知识,1平面四杆机构有曲柄的条件,在BCD中 a+db+c,在BCD中 b(da)+c 即 a+bd+c,c(da)+b 即 a+cd+b,将上三式两两相加，得,ab、ac、ad,所以，AB为最短杆，且 a与任意一杆长度之和都小于其他两杆长度之和。,设a、b、c、d 为各杆长度。且设a d，A为周转副。,转动副A为周转副的条件是：,1、最短杆+最长杆长度其余两杆长度之和，此条件为杆长条件；2、组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。,四杆机构有曲柄的条件为：,1、各杆的长度应满足杆长条件；2、最短杆为连架杆或机架。,铰链四杆机构三种基本形式的判别依据：,(1)当铰链四杆机构满足杆长条件时，若,1)最短杆为连架杆时曲柄摇杆机构;2)最短杆为机架时双曲柄机构;3)最短杆为连杆时双摇杆机构。,(2)当铰链四杆机构不满足杆长条件时双摇杆机构,2平面四杆机构的急回运动和行程速比系数,2.1 名词解释,极位夹角当机构在两极限位置时，原动件AB所处两 个位置之间所夹的锐角，用表示。,极限位置C1D和C2D,摆 角两极限位置所 夹的锐角，用 表示。,2.2 急回运动,当曲柄以等角速度1顺时针旋转时,摇杆的这种运动性质称为急回运动。,c）设两过程的平均速度分别为v1、v2，则,v2v1,2.3 行程速比系数用来表明急回运动的急回程度，用K表示。,例题分析,1、对心曲柄滑块机构,K=1(滑块在正反行程中平均速度相等),故，没有急回运动,例题分析,2、偏置曲柄滑块机构,故，有急回运动,例题分析,3、导杆机构,所以，有急回运动,3四杆机构的传动角与死点,3.1 压力角与传动角,1、压力角作用于C点的力与C点的速度方向之间所夹的锐角，用表示。,2、传动角压力角的余角，用表示。,=90,通常取min40，力矩较大时，要求min50。,Pt=P cos Pn=Psin,连接BD，得,3、最小传动角的位置,3.2 死点,注意：机构有无死点与原动件选取有关。,若=90、=0，则机构处于死点位置。,例题分析,通过死点的措施：1)使各组机构的死点相互错开排列；2)采用安装飞轮，借惯性作用闯过死点。,利用死点的机构，如：飞机起落架；工件夹紧机构等。,4铰链四杆机构的运动连续性,包括：错位不连续错序不连续,连杆机构在运动过程中能否连续实现给定的各个位置的问题。,8-4 平面四杆机构的设计,1.连杆机构设计的基本问题,按给定运动要求选定机构，并确定其各构件的尺度参数。,1.1 设计要求,(1)满足预定的运动规律要求,(2)满足预定的连杆位置要求,1.2 设计方法：解析法 图解法 实验法,(3)满足预定的运动轨迹,2.用作图法设计四杆机构,(1)按连杆预定位置设计四杆机构,已知：连杆上两活动铰链的中心B、C及其在运动过程中 的两个位置B1C1、B2C2。求：设计此四杆机构。,1)已知活动铰链中心的位置,B1,C1,B2,C2,b12,c12,A,D,l,无穷多解,已知：连杆上两活动铰链的中心B、C及其在运动过程中的 三个位置B1C1、B2C2、B3C3。求：设计此四杆机构。,B1,C1,B2,B3,C2,C3,A,D,b12,b23,c23,c12,唯一解,A,D,2)已知固定铰链中心的位置(即已知LAD),A,B1,C1,D,B2,C2,12,12,A,D,E2,F2,E1,F1,E1,F1,E2,E3,F2,F3,A,D,A,D,A,B1,C1,D,已知：两固定铰链的中心A、D，及在运动过程中连杆上的标线EF分别占据的三个位置E1F1、E2F2、E3F3。求：设计此四杆机构。,唯一解,(2)按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构,按两连架杆三个对应位置设计四杆机构,已知：机架长度LAD=d、两连架杆对应转角 12、12，13、13。求：设计此四杆机构,A,D,B1,B2,-12,12,B3,C1,13,-13,d,12,13,1,2,3,12,13,1,2,3,B2,B3,无穷多解,A,D,B1,B2,2,1,B2,-12,12,12,B3,C1,3,13,13,-13,B3,已知：机架长度LAD、一连架杆长度 LAB及其起始位置、两连架杆对应转角 12、12，13、13。1、2、3为 CD杆上标线占据的三个位置。求：设计此四杆机构,唯一解,(3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,1)曲柄摇杆机构,已知：K、LCD、辅 助条件。求：设计此曲柄摇杆机构,设曲柄长度为a，连杆长度为b，则:,C1,C2,D,A,B1,B2,O,2,G,F,注意：A点可取在圆上除了弧FG以外任何点。因此，该题有无穷多解。,90-,2)曲柄滑块机构,90-,90-,2,C2,C1,B1,B2,A,O,e,已知：K、H、偏距e。求：设计此曲柄滑块机构,H,3)导杆机构,按照预定的运动轨迹设计四杆机构,(4)用实验法设计四杆机构,作业：,8-4,5,6,8,9,14,16,23,
