第二章平面连杆机.ppt

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1、第二章平面连杆机构,平面机构+低副联接(转动、移动副)最常用平面四杆机构（四个构件四根杆),平面连杆机构,铰链四杆机构（全由转动副相联）,基本类型,(二)含义个移动副的四杆机构,()铰链四杆机构,2.1 平面四杆机构的基本形式及其应用,(三)含两个移动副的四杆机构,(四)具有偏心轮的四杆机构,(五)四杆机构的扩展,连杆,连架杆,连架杆,机架,曲柄,摇杆(摆杆),(整转),(摆转),机架、连杆、连架杆,()铰链四杆机构,机架参考系（固定件）连架杆与机架相联连杆不与机架相联,曲柄：可回转360的连架杆摇杆：摆角小于360的连架杆滑块：作往复移动的连架杆,全由转动副相联的平面四杆机构,一.铰链四杆机

2、构基本类型（按连架杆类型）,一曲一摇,双曲,双摇,1.曲柄摇杆机构,在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。,应用举例：,牛头刨床横向进给机构、搅面机、卫星天线、飞剪,缝纫机脚踏板机构、自行车、走步机、送料机构,一般曲柄主动，将连续转动转换为摇杆的摆动，也可摇杆主动，曲柄从动。,运动特点：,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,曲柄摇杆机构应用实例,搅面机,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,曲柄摇杆机构应用实例,卫星接收装置,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,曲柄摇杆机构应用实例,缝纫机脚踏板机构,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,曲柄摇杆机构应用实例,自行车,2.1 四杆机构的基本形式及

3、其应用,曲柄摇杆机构应用实例,跑步机,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,曲柄摇杆机构应用实例,自动送料机构,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,2.双曲柄机构两连杆架均为曲柄的四杆机构,应用举例：,惯性筛、插床机构,运动特点：从动曲柄变速回转,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,惯性筛,双曲柄机构应用实例,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,插床机构,双曲柄机构应用实例,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,3.双摇杆机构两连杆架均为摇杆的四杆机构,港口起重机、飞机起落架、车辆的前轮转向机构,应用举例：,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,双摇杆机构应用实例,港口起重机,选择连杆上合适的点，轨

4、迹为近似的水平直线,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,双摇杆机构应用实例,飞机起落架,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,车辆的前轮转向机构,双摇杆机构应用实例,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,风扇摇头,双摇杆机构应用实例,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,二 含一个移动副的四杆机构,1.扩大转动副，使转动副变成移动副,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,曲柄滑快机构演化,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,a,曲柄滑块机构(内燃机,冲床),导杆机构,摇块机构(卸货车),定块机构(直动滑杆机构)(抽水唧筒),AB AC曲柄回转导杆机构(二杆可360度),AB AC曲柄摆动导杆机构(AB

5、杆360度)(牛头刨床),b,d,c,2.取不同的构件为机架,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,当构件2和构件4均能作整周转动，小型刨床就是应用实例,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,当杆2的长度小于机架长度时，导秆4只能作来回摆动，又称为摆动导秆机构，牛头刨中的主运动机构是他的应用实例,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,当以构件3为机架时，可演化成移动导杆机构，图示压水机就是实例,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,摇块机构,如果两个移动副代替铰链四杆机构中的两个转动副，便可得到三种不同形式的四杆机构,曲柄移动导杆机构,三 含两个移动副的四杆机构,含

6、两个移动副的四杆机构,椭圆仪,正弦机构,S=R*sin q,q,R,正弦机构,正切机构,H,正弦机构应用实例,缝纫机针运动机构,2.1 四杆机构的基本形式及其应用,2.1 四杆机构的基本形式及其演化,双转块机构,2.1 四杆机构的基本形式及其演化,双滑块机构,四、具有偏心轮的四杆机构,扩大回转副改变更杆件长度用移动副取代回转副变更机架等,偏心轮机构,1.手动冲床：两个四杆机构组成（双摇杆+摇杆滑块机构）,四杆机构的扩展,2.1 四杆机构的基本形式及其演化,2.筛料机构：六杆机构两个四杆机构组成（双曲柄+曲柄滑块）,2.1 四杆机构的基本形式及其演化,设ad，则当AB 杆能绕轴A 相对于AD 杆

7、作整周转动时，AB 杆必须占据与AD 杆共线的两个位置,在BCD中,b(d-a)+c,在BCD中,即 a+bd+c,c(d-a)+b,即 a+cd+b,a+db+c,将式3-1、3-2、3-3两两相加，可得,即AB杆为最短杆,2.2 平面四杆机构的基本特性,2.2.1 铰链四杆机构有曲柄的条件,铰链四杆机构有一个曲柄的条件：,(1)最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和；,(2)最短杆为连架杆。,选任一杆为机架，都能实现完全相同的相对运动关系，这称为运动的可逆性。,在一个四杆机构中，选取不同的构件作机架，以获得输出构件与输入构件间不同的运动特性。这一方法称为连杆机构的倒置。,2.2 平面

8、四杆机构的基本特性,2.2 平面四杆机构的基本特性,可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型：,2.若机构满足杆长之和条件，则,(1)以最短杆的邻边为机架时为曲柄摇杆机构,(2)以最短杆为机架时为双曲柄机构,(3)以最短杆的对边为机架时为双摇杆机构,1.若机构不满足杆长之和条件则只能成为双摇杆机构,推论1：当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时最短杆是连架杆之一曲柄摇杆机构最短杆是机架 双曲柄机构最短杆是连杆 双摇杆机构推论2：当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时 双摇杆机构,小结,2.2 平面四杆机构的基本特性,2.2.2 压力角和传动角,1.压力角a,2.传动角g,3.最小传

9、动角的位置,铰链四杆机构在曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。,2.2 平面四杆机构的基本特性,对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置。,对于摆动导杆机构由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向，与从动杆上受力点的速度方向始终一致，所以传动角等于90度。,2.2 平面四杆机构的基本特性,2.2.3 急回特性,2.2 平面四杆机构的基本特性,2.2.4 死点,2.3 平面四杆机构的设计,一个设计过程：已知条件构件尺寸,两类基本问题：实现给定运动规律；实现给定运动轨迹；,三种设计方法：图解法 解析法 实验法,已知条件：运动条件、几何条件、动力条件。,

10、简明易懂，精确性差。,精确度好，计算繁杂。,形象直观，过程复杂。,2.3.1 图解法设计平面四杆机构,1.按给定连杆位置设计四杆机构,已知：连杆BC长度及三个位置（B1C1,B2C2,B3C3）,要求：设计铰链四杆机构,设计步骤：,连接B1B2、B2B3，,作线B1B2、B2B3的垂直平分线b12、b23，交于A点；,连接C1C2、C2C3，,作线C1C2、C2C3的垂直平分线c12、c23，交于D点；,连接AB1、C1D。,2.3 平面四杆机构的设计,2.3 平面四杆机构的设计,2.按给定两连架杆的对应位置设计四杆机构,刚化反转法,2.3 平面四杆机构的设计,设计步骤：,2.3 平面四杆机构

11、的设计,3.按给定行程速度变化系数K设计四杆机构,2.3 平面四杆机构的设计,4.按给定速度变化系数K设计导杆机构,已知：连杆AB和CD的三组对应位置,要求：确定各构件的长度a、b、c、d,步骤：,建立坐标系xAy，和分别为AB和CD的初始角。将各向量坐标投影得，,将三组已知位置代入以上公式，确定出选定曲柄长度a，则b、c、d。设计出所需四杆机构,设计方法：建立方程式，根据以知参数对方程求解。,2.3.2 解析法设计平面四杆机构,2.3 平面四杆机构的设计,、,、,、,、,、,连杆曲线（定义）：四杆机构运动时，连杆作为平面复杂运动，对其上面任意一点都能描绘出一条封闭曲线，这种曲线称为连杆曲线。

12、,原理：连杆曲线的形状随点在连杆上的位置和构件的相对长度的不同而不同。,方法与步骤：借用已编成册的连杆曲线图谱，根据预定运动轨迹从图谱中选则形状相近的曲线，同时查得机构各杆尺寸及描述杆在连杆上的位置，再用缩放仪求出图谱曲线与所需轨迹曲线的缩放倍数，即可求得四杆机构的结构及运动尺寸。,2.3 平面四杆机构的设计,2.3.3 实验法设计平面四杆机构,用作图法设计四杆机构设计 确定杆长根据四杆机构各铰链之间相对运动关系，通过作图确定未知铰链位置。,确定机构运动简图的尺寸参数。有时要考虑到几何条件和动力条件！如：最小传动角,D,1.设计一四杆机构,实现连杆给定位置,已知活动铰点B、C中心位置，求固定铰

13、链A、D中心位置。,B1,C1,B2,C2,四杆机构 AB1C1D 为所求。,A,有几个解?,实现连杆给定的三个位置,B1,C1,B2,C2,B3,C3,A,D,四杆机构 AB1C1D 为所求.,有几个解?,2.按给定的 K 值,综合曲柄摇杆机构,1）给定 K、y、LCD,q,2q,分析.,900-q,点A为任意点，半径可求,AC1=BC-AB,AC2=BC+AB,曲柄摇杆机构 ABCD 为所求.,设计.,以比例 mL=,作图.,2）给定 K、y、LCD、g.,gmin,g2,A0,分析.,g2 gmin,设计.,gmin,gmin 须不小于 g.,3.按给定的 K、S 值,设计曲柄滑块机构,A,D,B,C,若给定 K、S、e.,