平面连杆机构-1.ppt

任课老师 傅祖发 机 械 工 业 出 版 社 第四章 平面连杆机构 第二篇 机械传动常用机构设计 本章主要内容 第一节 熟练掌握铰链四杆机构存在曲柄 的条件 第二节 熟练分析平面四杆机构的极位夹 角、急回特性、压力角与传动角 第三节 根据连杆给定的三个位置设计平 面四杆机构 本章学习要求 1、了解平面四杆机构的组成和特点 2、了解铰链四杆机构的基本形式及应用 3、了解铰链四杆机构的演化方法 4、掌握平面四杆机构存在曲柄的条件 5、掌握压力角、传动角、极位夹角与行程速比系 数、 止点位置等平面四杆机构的基本知识及特性 6、了解平面连杆机构运动设计的基本设计命题， 掌握根据不同设计条件采用合适的设计方法来解决四杆 机构的设计问题。 本章重点难点 本章重点 1、铰链四杆机构的演化 2、四杆机构存在曲柄的条件 3、压力角、传动角、极位夹角与行程速比系数 、止点位置 4、四杆机构的运动设计 本章难点 四杆机构的运动设计 平面连杆机构由若干个刚性构件通过低副联接而成， 且各构件均在相互平行的平面内运动。 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 一、平面连杆机构的组成和特点 曲柄滑块机构 颚式破碎机颚式破碎机中的铰链四杆机构 优点： 易满足生产工艺中各种动作的要求； 比压小、易润滑、磨损轻； 形状简单、制造方便。 缺点： 准确设计难； 惯性力难以平衡，不宜用于高速。 一、平面连杆机构的组成和特点 连杆机构的特点： 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 二、平面连杆机构的基本形式 二杆机构： 平面四杆机构: 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 曲柄滑块机构 导杆机构 平面连杆机构的定义和分类 平面连杆机构 平面四杆机构 多杆机构 铰链四杆机构 移副四杆机构 曲柄四杆机构 双曲柄四杆机构 双摇杆机构 曲柄滑块机构 导杆机构 摇块机构 定块机构 双移副四杆机构 三、铰链四杆机构的基本形式和应用实例 （一）曲柄摇杆机构 运动变换： 转动 摇动 曲柄（构件2）整周转动 摇杆（构件4） 往复摆动 两连架杆： 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 （二） 双曲柄机构 u二连架杆： 均为曲柄 u 运动变换： 曲柄转动 曲柄转动 通常二转速不相等。 惯性筛 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 （二） 双曲柄机构（平形四边形机构） 特点： 两曲柄转动方向相同， 且角速度相等。 平行四边形机构 挖土机挖掘机构 摄影平台升降机构 应用例： 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 （二） 双曲柄机构 反平形四边形机构 特点： 两曲柄转动方向相反， 且角速度不相等。 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 门窗启闭机构 u 结构特点： 二连架杆均为摇杆 u 运动变换： 摆动摆动 车辆前轮转向机构 （三） 双摇杆机构 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 四、铰链四杆机构的演化 （一）改变构件的形状和尺寸 1、曲柄滑块机构 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 椭圆仪机构 四、铰链四杆机构的演化 （一）改变构件的形状和尺寸 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 2、双滑块机构 （二） 变更机架机构倒置 转动导杆机构 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 导杆机构 摇块机构 定块机构 1、导杆机构 （二） 变更机架机构倒置 摆动导杆机构的应用牛头刨床 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 （二） 变更机架机构倒置 2、摇块机构 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 （二） 变更机架机构倒置 3、定块机构 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 定块机构的应用手压抽水机 (三）扩大转动副 第一节 平面连杆机构的基本形式和应用 偏心轮机构 铰链四杆机构 曲柄滑块机构 第二节 平面四杆机构的基本特性 一、平面四杆机构存在曲柄的条件 l2+l1l3+ l4 l2+ l3 l1 + l4 l2+ l4 l1 + l3 得： l2 l1 l2 l3 即 l2 最短 l2 l4 一、平面四杆机构存在曲柄的条件（续） 存在曲柄的条件： 1. （最短杆长度 最长杆长度） 其它两杆长度之和； 2. 连架杆和机架中必有一个是最短杆。 推论： （见图431） 1、若（最短杆长度 最长杆长度） 其它两杆长度之和，取最短杆的邻 杆为机架，得曲柄摇杆机构；取最短杆为机架，得双曲柄机构；取最短杆 相对的杆为机架，得双摇杆机构。 2、若（最短杆长度 最长杆长度） 其它两杆长度之和，则不论何杆为 机架均无曲柄存在，只能得双摇杆机构。 第二节 平面四杆机构的基本特性 习题 u 急回运动 急回特性的应用例:颚式破碎机、牛头刨床。 越大, K越大，则急回运动特征越明显；反之则越不明显。 二.平面四杆机构的极限位置和急回特性 u摇杆摆角 与 极位夹角 ： u 行程速比系数K 第二节 平面四杆机构的基本特性 B A C D C1 B1 C2 B2 摇杆CD两极限位置间的夹角称摇杆摆角； 此时曲柄AB对应位置所夹的锐角 称极位夹角。 三平面四杆机构的传动角和止点(死点）位置 （一） 压力角和传动角 作用在从动件受力点的力为F 压力角： 从动件受力点受力方向与速度方向 之间所夹之锐角为压力角。 传动角 900 - 传力要求 min 400500 F 分解 有效分力 有害分力 常用来检验检验 传力性能。 愈大，传力性能愈好。 Fn F vc A C D l2 l4 l1 B l3 1 1 2 3 4 C B C” B” 第二节 平面四杆机构的基本特性 min出现位置：曲柄与机架共线。即 或 时，出现 min 须二者比较后确定。 Ft 蒸汽机车车轮联动机构 u 止点位置：当摇杆或滑块为原动件，机构运动时出现传动角 =00 的位置。 B 1 C 1 =00 =00 u 克服止点位置的措施 利用惯性力 相同机构错位排列 4 A B C D 23 1 B2 C2 三平面四杆机构的传动角和止点(死点）位置 （二）止点位置（死点） 第二节 平面四杆机构的基本特性 A D （二）止点位置（死点） 止点位置的利用： 夹紧装置 分合闸机构 第二节 平面四杆机构的基本特性 利用止点特性工作实例：夹紧装置 从动件运动连续性要求： 在连杆机构设计中，对所得机构都应按运动连续性的要求，通 过几何作图检验该机构是否在运动时能实现给定的位置要求。 n从动件在可行域内能连续运动，不可能在非可行域 运动； n从动件不可能从一个可行域跃入另一个可行域。 四.平面四杆机构的运动连续性 第二节 平面四杆机构的基本特性 DA C1 C2 可行域 可行域 C1 C2 非可行域 非可行域 B C 第三节 平面连杆机构的运动设计 1. 实现给定的运动要求 2、满足各种附加要求 1） 检验是否有曲柄存在 2）运动连续性检验 3）传力条件的检验（ min ） 4）检查机构外廓尺寸和各构件尺寸是否合适。 1）要求实现连杆的几个给定位置 2）要求实现连架杆的给定运动规律 3）要求实现给定轨迹 一 平面连杆机构的基本设计命题 二、平面连杆机构的运动设计 （一）图解法设计实现给定位置的四杆机构 1. 按照给定连杆位置设计四杆机构 设计命题1： c12 9 1 B1 C1 E 3 7 8 4 2 56 B2 C2 F2 E2 DA 思路：由于连杆上B、C 两点 的运动轨迹分别为以A、D 为 圆心的圆弧，故A、D 必然分 别位于B1B2 、C1C2的垂直平 分线上。 要点：确定固定铰链中心A、D 的位置。 第三节 平面连杆机构的运动设计 已知连杆的长度和给定的两个位置， 试设计一铰链四杆机构。 二、平面连杆机构的运动设计 （一）图解法设计实现给定位置的四杆机构 1. 按照给定连杆位置设计四杆机构 设计命题1： b12 c12 9 B1 C1 3 7 8 4 2 B2 C2 DA 解：1)确定比例尺 作出连杆的两个已知位置 和 ； 2) 连接 和 ，分别 作它们的垂直平分线； 3) 在垂直平分线上取A、D为固定铰链 中心。连接AB1C1D或AB2C2D，即得设计的铰链四杆机构。 l1= ADl l2=AB l l3=CD l 二位置设计，无穷解。可添加其它条件，如 机构尺寸、最小传动角、其它结构要求等。 第三节 平面连杆机构的运动设计 已知连杆的长度和给定的两个位置，试设 计一铰链四杆机构。 计算另外三杆长度： 解：思路同命题1 分别作 和 的垂直平分线， 其交点为铰链中心A的位置 ； 分别作 和 的垂直平分线， 其交点为铰链中心D的位置 。 设计有唯一解。 1. 按照给定连杆位置设计四杆机构 设计命题2： 已知连杆长度和给定的三个位置， 试设计一铰链四杆机构。 第三节 平面连杆机构的运动设计 C1 B1 B2 C2 B3 C3 b12 c12 b23 c23 B1 A D MN P B2 B1 C2 E A D C1 2、 按照机构急回特性设计四杆机构 思路：搞清A、C1、 C2三点所在圆和角 的关系。 设计步骤： 1）求出 2）任取固定铰链D的位置，确定比例尺 ，作出摇杆极限两位置 。 3）几何作图（略）。 6）求未知杆长 设计命题：已知摇杆长 、摆角 和行程速比系数K，设计曲柄摇杆机构。 要点：确定固定铰链中心A 的位置.求出其它 三杆长度 、 、 。 问题讨论: 无其它条件，有无穷多解； 考虑其他辅助条件，确定A点位置。 4）作C1PC2的外接圆，在圆上任取A为曲柄的固定铰链。 5）以A为圆心，EC2/2为半径作圆，交C1