机械设计基础课件 第6章 平面连杆机构.pdf

1 第第6章 平面连杆机构章 平面连杆机构 6 1 平面四杆机构的基本类型及其应用平面四杆机构的基本类型及其应用 6 2 平面四杆机构的演化形式平面四杆机构的演化形式 6 3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 6 4 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计 2 结构特点 结构特点 四个运动副均为转动副四个运动副均为转动副 组成 组成 机架 连杆 连架杆机架 连杆 连架杆 机架 机架 固定不动的构件固定不动的构件 AD 连架杆 连架杆 直接与机架相连的构 件 直接与机架相连的构 件 AB CD 连杆 连杆 不与机架相连的构件不与机架相连的构件 BC 曲柄 曲柄 能作整周转动的连架杆能作整周转动的连架杆 摇杆 摇杆 不能作整周转动的连架杆不能作整周转动的连架杆 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 4A D 连杆连杆 连架杆连架杆 连架杆连架杆 机架机架 1 2 3 4 A B C D 曲柄摇杆 摆杆 曲柄摇杆 摆杆 6 1 平面四杆机构的基本类型及其应用平面四杆机构的基本类型及其应用 3 铰链四杆机构划分铰链四杆机构划分 按连架杆不同运动形式分 按连架杆不同运动形式分 1 曲柄摇杆机构1 曲柄摇杆机构 2 双曲柄机构2 双曲柄机构 3 双摇杆机构3 双摇杆机构 连杆连杆 连架杆连架杆 连架杆连架杆 1 2 3 4 A B C D 4A D 2 3 作机架作机架 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 1 4A D 2 3 作机架作机架 双摇杆机构双摇杆机构 4A D 1 2 3 1作机架作机架 双曲柄机构 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 曲柄摇杆机构 4A D 1 2 3 4 1 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 结构特点 结构特点 连架杆连架杆1为曲柄 为曲柄 3为摇杆为摇杆 运动变换 运动变换 转动转动 摇动摇动 举例 举例 搅拌器机构 搅拌器机构 雷达天线机构雷达天线机构 1 2 3 4 5 2 双曲柄机构双曲柄机构 结构特点 结构特点 二连架杆均为曲柄二连架杆均为曲柄 运动变换 运动变换 转动转动 转动 通常二转速不相等转动 通常二转速不相等 举例 举例 振动筛机构振动筛机构 6 特殊双曲柄机构特殊双曲柄机构 平行四边形机构平行四边形机构 结构特点 结构特点 二曲柄等速二曲柄等速 运动不确定问题运动不确定问题 车门开闭机构车门开闭机构 反平行四边形机构反平行四边形机构 结构特点 结构特点 二曲柄转向相反二曲柄转向相反 7 3 双摇杆机构双摇杆机构 结构特点 结构特点 二连架杆均为摇杆二连架杆均为摇杆 运动变换 运动变换 摆动摆动 摆动摆动 举例 举例 鹤式起重机鹤式起重机 8 特殊双摇杆机构特殊双摇杆机构 等腰梯形机构等腰梯形机构 实例 实例 汽车前轮转向机构汽车前轮转向机构 9 演化方法演化方法 改变构件的形状和运动尺寸改变构件的形状和运动尺寸 改变运动副元素的尺寸改变运动副元素的尺寸 选用不同构件为机架选用不同构件为机架 运动副元素包容关系的逆换运动副元素包容关系的逆换 6 2 平面四杆机构的演化形式平面四杆机构的演化形式 10 1 改变构件的形状和运动尺寸改变构件的形状和运动尺寸 铰链四杆机构铰链四杆机构 1 B 2 C 3 4A D 曲线导轨曲柄滑块机构曲线导轨曲柄滑块机构 lCD e 0 1 B 2 4 A C 3 偏置式曲柄滑块机构 对心式曲柄滑块机构 偏置式曲柄滑块机构 对心式曲柄滑块机构 1 B 2 4 A C 3 e 3 D 1 B 2 C 4 A 对对CD杆等效转化 转动副变成移动副 杆等效转化 转动副变成移动副 11 2 选不同构件作机架选不同构件作机架 机构的倒置机构的倒置 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 导杆机构导杆机构 变更机架变更机架 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 导杆机构导杆机构 曲柄摇块机构曲柄摇块机构 移动导杆机构移动导杆机构 曲柄摇块机构 移动导杆机构 曲柄摇块机构 移动导杆机构 12 变更机架实例一变更机架实例一 A 4 1 A 4 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 31 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 2作机架作机架 A 4 1A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 3 B 2 C 曲柄摇块机构曲柄摇块机构 液压作动筒 车箱举升机构 液压作动筒 车箱举升机构 13 2 B 1 2 B 1 2 B 1 变更机架实例二变更机架实例二 1 B A 2 1 B A 2 A 4 1 B 2 C 3 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 C A 4 3 直动滑杆机构直动滑杆机构 C 4 1 B A 2 1 B A 2 1 B A 2 3 手动唧筒机构手动唧筒机构 3作机架 1 B 2 14 变更机架实例三变更机架实例三 C 2 3 4 A 4 1 B 2 C 3 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 作机架 A4 1 B 2 C 3 导杆机构导杆机构 C 2 3 4C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 回转导杆机构回转导杆机构 lBC lAB 导杆 导杆AC整周转动整周转动 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 A B 1 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 lBC lAB 导杆 导杆AC摆动摆动摆动导杆机构摆动导杆机构 3 2 C 4 A B 1 15 4 A B 3 2 4 A B 3 2 4 A B 3 2 4 A B 3 2 4 A B 3 2 4 A B 3 2 4 A B 3 2 4 A B 3 2 4 A B 3 2 4 A B 3 2 4 A B 3 2 4 A B 3 2 4 A B 3 2 1 B 3 2 1 B 3 2 1 B 3 2 1 B 3 2 正弦机构正弦机构 双转块机构双转块机构 1B 3 2 1 B 4 A 3 2 4 A 1 B 3 2 1 B 3 2 1 B 3 2 1 B 3 2 1 B 3 2 1 B 3 2 1 B 3 2 1 B 3 2 1 作机架 1 十字滑块联轴器十字滑块联轴器 半联轴器4十字滑块3 半联轴器2 含有两个移动副的平面四杆机构含有两个移动副的平面四杆机构 16 3 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4 A 1 B 2 4A D 2 3 作机架作机架 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 1 4A D 2 3 作机架作机架 双摇杆机构双摇杆机构 4A D 1 2 3 1作机架作机架 双曲柄机构双曲柄机构 正弦机构正弦机构 双滑块机构双滑块机构 椭圆机构动画椭圆机构动画 4 A 1 B 2 4 A 1 B 4 A 1 B 3 2 3 作机架作机架 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 4A D 1 2 3 含有两个移动副的平面四杆机构含有两个移动副的平面四杆机构 17 3 改变运动副元素的尺寸改变运动副元素的尺寸 对心式曲柄滑块机构对心式曲柄滑块机构 偏心轮机构偏心轮机构 1 B 2 4 AC 3 h 2lAB 4 C 2 3 1 B A B副扩大 18 4 运动副元素包容关系的逆换4 运动副元素包容关系的逆换 2 3 C 4 A B 1 2 3 C 4 A B 1 3 4包容 关系互换 摆动导杆机构曲柄摇块机构摆动导杆机构曲柄摇块机构 19 1 铰链四杆机构的曲柄存在条件铰链四杆机构的曲柄存在条件 平面四杆机构的基本型式是平面四杆机构的基本型式是铰链四杆机构铰链四杆机构 铰链四杆机构根据连架杆能否整周转动又分为 铰链四杆机构根据连架杆能否整周转动又分为 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构 是否存在曲柄 与各 杆的相对长度有关 是否存在曲柄 与各 杆的相对长度有关 1 2 3 4 A B C D 6 3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 20 有周转副的条件有周转副的条件 假设假设a t2 v2 v1 行程速比系数K 行程速比系数K K 1 无急回特性无急回特性 K 急回特征越显著 急回特征越显著 1 B2 C2 1 2 v2 v1 0 m212211 0 m112122 180 180 vC Ctt K vC Ctt 1 1 180 K K 慢慢 快快 急回特性的应用例 急回特性的应用例 牛头刨工作要求牛头刨工作要求 B1 C 1 4 A B C D 23 1 6 3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 26 F正交分解为正交分解为Ft 和和Fn 压力角 压力角 从动件受力点受力方向 与速度方向所夹之锐角 从动件受力点受力方向 与速度方向所夹之锐角 传动角 传动角 90 锐角 从动件上锐角 从动件上 Ft Fcos Fsin Fn Fsin Fcos 运动中 压力角和传 动角是变化的 运动中 压力角和传 动角是变化的 传力要求 传力要求 min 40 3 压力角和传动角压力角和传动角 min出现位置 出现位置 曲柄与机架共线曲柄与机架共线 结论结论 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 当曲柄 主动时 当曲柄 主动时 在曲柄与机架共线的 两个位置之一 在曲柄与机架共线的 两个位置之一 传动角最小传动角最小 C B C B F n F vFt A B C D a b c d 27 死点 死点 传动角为零 0 连杆与从动件共线 机构顶死传动角为零 0 连杆与从动件共线 机构顶死 4 死点位置死点位置 B1 C1 B2 C2 4 A B C D 23 1 F v 00 F v 00 00 C2 B2 00 B A C B1 C 28 利用构件惯性力利用构件惯性力 实例 实例 家用缝纫机家用缝纫机 采用多套机构错位排列采用多套机构错位排列 实例 实例 蒸汽机车车轮联动机构蒸汽机车车轮联动机构 蒸汽机车