第2章 连杆机构.ppt
第 2 章 连杆机构,若干刚性构件通过低副联接而成的机构，称为连杆机构。,第 2 章 连杆机构,2.1 平面连杆机构的类型2.2 平面连杆机构的工作特性2.3 平面连杆机构的特点及功能2.4 平面连杆机构的运动分析2.5 平面连杆机构的运动设计2.6 空间连杆机构简介,2.1 平面连杆机构的类型,2.1.1 平面四杆机构的基本形式,AD：机架AB、CD：连架杆BC：连杆,A、B：整转副C、D：摆动副,铰链四杆机构,连架杆：定轴转动连 杆：平面一般运动,1 曲柄摇杆机构,AB：曲柄CD：摇杆,2 双曲柄机构,AB：曲柄CD：曲柄,平行四杆机构,3 双摇杆机构,AB：摇杆CD：摇杆,曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构,平面连杆机构,铰链四杆机构,四杆机构,偏置曲柄滑块机构,转动副转化为移动副,2.1.2 平面四杆机构的演化,取不同构件作机架,低副可逆性,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构,曲柄摇杆机构,转动副转化为移动副取不同构件作机架,2.1.2 平面四杆机构的演化,曲柄摇块机构,摆动导杆机构,曲柄摇杆机构,转动副转化为移动副取不同构件作机架变换构件的形态,2.1.2 平面四杆机构的演化,扩大运动副尺寸,转动副转化为移动副取不同构件作机架变换构件的形态扩大运动副尺寸,2.1.2 平面四杆机构的演化,曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构曲柄滑块机构摆动导杆机构,2.2 平面连杆机构的工作特性,2.2.1 运动特性,具有整转副的条件,整转副存在条件：,四杆长度满足杆长条件：最短杆与最长杆长度之和 小于或等于 其他两杆之和。构成整转副的构件中必有一个是最短杆。,以最短杆AB为机架,双曲柄机构,以最短杆AB相邻构件AD为机架,曲柄摇杆机构,以最短杆AB相邻构件BC为机架,曲柄摇杆机构,以最短杆AB对面构件CD为机架,双摇杆机构,杆长条件不成立时,双摇杆机构,Grashoff 定理,a+e b,急回特性：表示回程所用时间小于工作行程所用时间,极位夹角 q（锐角）,行程速比系数 K,运动连续性,运动连续性：表示主动件连续运动时，从动件也能连 续占据各个预期的位置。,从动件只能在某一可行域内运动，而不能相互跨越。,2.2.2 传力特性,压力角 a：受力方向和运动方向所夹的锐角,传动角 g：压力角的余角,死点：有效分力等于零,g,=0 a=90,利用构件惯性,多套机构交错排列,利用死点夹紧工件,飞机起落架,2.3 平面连杆机构的特点及功能,运动副形状简单、易制造 面接触，可以承受冲击力,构件运动形式多样 惯性力不易平衡,实现远距离传动,实现多种运动轨迹,2.4 平面连杆机构的运动分析,运动分析内容：位移、速度、加速度,分析方法：图解法 解析法,瞬心法 相对运动图解法（矢量合成法）杆组法,B,计算流程图,免试题目（1）：2.13 or 2.14 第六周交,求解步骤流程图程序（语言不限）结果曲线（一个周期内位移、速度、加速度曲线）结果分析：有无问题？如何解决？动态仿真,将一个复杂问题分解为一些简单问题将复杂问题转化为计算机可以解决的问题,FTP:166.111.52.6,2.5 平面连杆机构的设计,2.5.1 平面连杆机构设计的基本问题,问题一：刚体导引机构设计 引导一个刚体实现一系列给定位置,问题二：函数生成机构设计 主、从动连架杆运动规律具有给定的函数关系,问题三：轨迹生成机构设计 机构中某点可以实现预期的运动轨迹,图解法 解析法 实验法,平面连杆机构设计方法：,2.5.2 刚体导引机构的设计,要求：设计四杆机构，使得连杆通过 I、II、III三个位置,第 1 步：选定 B、C 点位置,第 2 步：找 A、D 点位置,刚体导引机构的设计,第 3 步：联接 A、B1、C1、D，获得四杆机构,三点唯一确定一个圆，B、C确定后，A、D是确定的；B、C的位置可以根据实际情况确定，满足设计要求的四杆机构有无穷多个。,2.5.3 函数生成机构的设计,已知固定铰链点A、D，设计四杆机构，使得两个连架杆可以实现三组对应关系,刚化反转法,以CD杆为机架时看到的四杆机构ABCD的位置相当于把以AD为机架时观察到的ABCD的位置刚化，以D轴为中心转过 得到的。,低副可逆性；机构在某一瞬时，各构件相对位置固定不变，相当于一个刚体，其形状不会随着参考坐标系不同而改变。,函数生成机构的设计,第 1 步：选B点，以 I 位置为参考位置，DF1 为机架,第 2 步：用刚化反转法求出 B2、B3 的转位点,第 3 步：做中垂线，找C1 点,第 4 步：联接AB1C1D,函数生成机构设计 解析法,2.5.4 急回机构的设计,已知行程速比系数 K，以及从动件两个极限位置，设计四杆机构,急回机构的设计,思考：A点可以在FG弧上选取吗？,第 1 步：确定D、C1、C2点，计算 q,第 2 步：找 A 点,第 3 步：找 B 点,2.5.5 轨迹生成机构的设计,设计一个四杆机构，使得机构上 M 点实现给定轨迹,轨迹生成机构的设计 解析法,M（x，y）,a,c,d,e,f,g,连杆机构自由度少、约束多设计灵活度受到限制,轨迹生成机构的设计 实验法,平面连杆机构设计小结,一、刚体导引机构设计：实现连杆几个预定位置,机械优化设计方法,设计目标：min f(x1,x2,),设计变量：x1,x2,约束条件：F1(x1,x2,)0 F2(x1,x2,)0.,2.6 空间连杆机构,RSSR机构,RSSP机构,PRSR机构,球面4R机构,本章重点小结,三、平面四杆机构的设计,四、学习分析问题和解决问题的方法,复杂问题 简单问题 计算机可以处理的问题,新问题 已有知识 假设的解决方案,
