教学课件第一节平面连杆机构的基本类型和特性.ppt

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1、第十八章 平面连杆机构,第 一 节 平面连杆机构的基本类型和特性,平面连杆机构,一、平面连杆机构的基本类型,平面连杆机构是由许多刚性构件用回转副、移动副联接而成的机构。,回转副,鄂式破碎机,优点：平面连杆机构具有简单、加工方便、承载能力强、磨损小等优点，因此，这种机构在机械和仪表中广泛使用。缺点：在运动速度大时惯性力较大，并且设计计算较复杂，容易引起误差，不易精确地实现较复杂的运动规律。最简单的形式是由四个构件组成的机构，称为平面四杆机构。,平面连杆机构,平面四杆机构中的运动副都是回转副。,铰链四杆机构,平面连杆机构的基本类型,铰链四杆机构,平面连杆机构的基本类型,连架杆一为曲柄，一为摇杆的平

2、面四杆机构。,1、曲柄摇杆机构,平面连杆机构的基本类型,曲柄摇杆机构应用实例：雷达天线仰俯角的调整装置,平面连杆机构的基本类型,平面连杆机构的基本类型,汽车前窗刮雨器,在铰链四杆机构中，两个连架杆都能做整周回转，即有两个曲柄。,2、双曲柄机构,平面连杆机构的基本类型,双曲柄机构应用实例：机车车轮的联动机构,平面连杆机构的基本类型,机车车轮的联动机构,汽车车门开启与关闭装置,平面连杆机构的基本类型,双曲柄机构应用实例：惯性筛,平面连杆机构的基本类型,在铰链四杆机构中，两个连架杆都只能做往复摆动的四杆机构。,3、双摇杆机构,平面连杆机构的基本类型,双摇杆机构应用实例：气动搬运机构,平面连杆机构的基

3、本类型,双摇杆机构应用实例：飞机起落架机构,平面连杆机构的基本类型,减小空气阻力,双摇杆机构应用实例：港口用门式起重机变幅机构,平面连杆机构的基本类型,平面连杆机构的基本类型,起吊中要求点E近似沿水平直线运动，以保持货物在移动中高度不变，免使吊钩因不必要的升降而损失能量。,铰链四杆机构的基本类型区别在于有无曲柄，而曲柄的存在与各杆的相对尺寸有关。,二、连杆机构的基本特性,1、曲柄存在条件,为了保证曲柄做整周回转，曲柄必须顺利通过B1(曲柄连杆重叠共线)和B2(曲柄连杆拉直共线)点。,当杆1处于AB1 位置时，设 l4 l1,AC1D 有：,C,D,A,B,l2,l1,l3,l4,B1,C1,连

4、杆机构的基本特性,当杆1处于AB2 位置时，设 l4 l1,AC2D 有：,C,D,A,B,l2,l1,l3,l4,B1,C1,B2,将（1）、（2）、（3）分别相加，得：,C2,连杆机构的基本特性,L1+L2=L3+L4(3),设 l4 l1,同样可以得到杆1绕A相对杆4作整周转动的条件：,将（1）、（2）、（3）分别相加，得：,1、连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；,2、最短杆与最长杆的杆长之和应小于或者等于其他两杆之和。,结论：,连杆机构的基本特性,1）当取最短杆1相邻的杆件2或者4为机架，而与机架相邻的另一杆3作为摇杆，则得到曲柄摇杆机构。,取不同的杆作为机架，就可以得到不同

5、形式的铰链四杆机构。,变换机架,连杆机构的基本特性,1,2,3,4,曲柄摇杆机构,曲柄摇杆机构,变换机架,连杆机构的基本特性,1,2,3,4,双曲柄机构,2）取最短杆1为机架，相邻的两个连架杆为曲柄，就成为双曲柄机构。,变换机架,连杆机构的基本特性,3）当取最短杆1相对的杆件3为机架，则杆2和4均不能做整周转动，成为双摇杆机构。,1,2,3,4,双摇杆机构,变换机架,连杆机构的基本特性,最短杆与最长杆的杆长之和应小于或者等于其他两杆之和，是铰链四杆机构中曲柄存在的必要条件。如果最短杆与最长杆的杆长之和大于其他两杆之和。则不存在曲柄。然而满足最短杆与最长杆的杆长之和应小于或者等于其他两杆之和的四

6、杆机构究竟有无曲柄存在，还需要根据取哪一杆作为固定件来确定。,曲柄存在的必要条件,连杆机构的基本特性,铰链四杆机构的类型是由其各杆长度的相对尺寸和哪个杆作为机架所决定。,最短杆与最长杆的杆长之和大于其他两杆之和。,最短杆与最长杆的杆长之和小于或者等于其他两杆之和。,曲柄摇杆机构,以最短杆相邻的杆为机架,不存在曲柄，是双摇杆机构,双曲柄机构,以最短杆为机架,以最短杆相对的杆件为机架,双摇杆机构,最短杆与最长杆的杆长之和等于其他两杆之和。,双曲柄机构：这两个曲柄均做匀速转动,连杆机构的基本特性,根据图中的尺寸判断各铰链四杆机构的类型,70,90,110,40,45,100,70,120,90,50

7、,100,70,70,50,100,60,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构,双摇杆机构,连杆机构的基本特性,F,Ft（Vc）,l2,C,D,A,B,l1,l3,l4,在生产中，往往需要连杆机构不仅能实现预定的运动，还希望运转轻便、效率高。若不考虑机构重力、惯性力、摩擦力的影响，各杆运动时，原动件1通过连杆作用在摇杆上的力F 沿BC 方向，F 与受力点C 的速度方向Vc（在C点处的切线方向）所夹的锐角称为压力角。,2、压力角和传动角,连杆机构的基本特性,Ft（Vc）,压力角越小，有效分力Ft越大，因此判断四杆机构传动性能的好坏，可以用压力角来衡量。在实际应用中为了直观和度量方便，常用连杆与摇

8、杆之间所夹的锐角 来表示。这个角称为传动角。=90-,连杆机构的基本特性,Ft（Vc）,=90-，压力角越小，越大，机构传递力的性能越好。反之，就不利于传递力。机构在运动中传动角是变化的。为了保证机构正常工作和有好的传力性能，通常希望传动角比较大，一般取 40度。,连杆机构的基本特性,传动角,连杆机构的基本特性,传动角,在三角形ABD 中,C,D,A,B,在三角形CBD 中,l2,l1,l3,l4,连杆机构的基本特性,传动角的最小值发生在曲柄与机架共线时的某一位置。,min,C,C1,D,A,B1,B,连杆机构的基本特性,C2,C,C1,D,A,B2,B1,3、急回特性,1=180+AB杆：v

9、=(180+)/t1CD杆：v1=C1C2/t1,2=180-AB杆：v=(180-)/t2 CD杆：v2=C1C2/t2,：极位夹角,2,1,由t1t2 得 v2 v1 这就是摇杆的急回特性。,假定曲柄AB为逆时针匀速转动。,：摆角,B,连杆机构的基本特性,行程速比系数K,连杆机构的基本特性,利用这一特性,在生产实际中可缩短非生产时间,提高生产率。,行程速比系数,K急回特性明显，K=1无急回特性。K与有关，设计铰链四杆机构时，可根据要求定K，再反求：,可见：K，。,极位夹角,从动件位于两极限位置时,原动件两位置所夹锐角。,C1,C,C2,D,A,B1,B2,：极位夹角,2,1,：摆角,4、死

10、点位置,F,F,当以摇杆为主动件时，无论主动件如何运动，从动件都不动或运动不确定的位置。此时B1和B2点就是死点位置。在机构中死点将使从动件发生卡死或者运动不确定的现象。,连杆机构的基本特性,机构错位排列 火车车轮的联动机构，两组双曲柄机构的曲柄位置相互错开90,连杆机构的基本特性,机车车轮的联动机构,连杆机构的基本特性,死点位置,安装飞轮加大惯性。如：缝纫机在运动中，依靠大皮带轮的惯性通过死点。,连杆机构的基本特性,（摇杆主动）,连杆机构的基本特性,死点,以传动为目的，机构的死点位置是一个缺陷，应设法避免。若以夹紧、增力为目的，机构的死点位置可以加以利用。,连杆机构的基本特性,死点位置在工程上的应用：飞机起落架机构,F,连杆机构的基本特性,死点位置在工程上的应用：钻床工件夹紧机构,连杆机构的基本特性,作业,一、填空题 181184二、选择题 1871815三、问答题与综合题 1818（用纸）1819,