机械原理复习(连杆).ppt

52平面四杆机构的类型和应用,53平面四杆机构的基本知识,54平面四杆机构的设计,第5章平面连杆机构及其设计,51连杆机构及其传动特点,*55多杆机构,1.改变构件的形状和相对尺寸-转动副变为移动副,偏心曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,曲柄摇杆机构,曲柄弧形滑块机构,双滑块机构,正弦机构,=lsin,52平面四杆机构的类型和应用,二、平面四杆机构的演化型式,动画演示,同性异形机构,2、机架置换（选取不同的构件为机架）,A、B-周转副（整转副）,C、D-摆转副,曲柄摇杆机构,52平面四杆机构的类型和应用,双曲柄机构,曲柄摇杆机构,双摇杆机构,偏心轮机构,3.运动副同性演化-运动副特性相同,转动副扩大,52平面四杆机构的类型和应用,mm,53平面四杆机构的基本知识,链铰四杆机构曲柄存在条件为：,lmin+lmaxl余1+l余2；,周转副在机架上（最短杆为机架或连架杆）。,讨论,N，无周转副,Y，存在周转副,53平面四杆机构的基本知识,曲柄摇杆机构1=C，当曲柄转动一周，曲柄与连杆共线两次，摇杆处于两极限位置。,定义：,-行程速度变化系数,-极位夹角,极位夹角摇杆处于极限位置时曲柄之间所夹的大角与小角之差的一半。,1.压力角和传动角,压力角：不计摩擦时，从动件受力方向与受力点绝对速度之间所夹锐角。,53平面四杆机构的基本知识,-径向分力，Fn，运动副摩擦,-切向分力，有效分力，推动CD杆转动。,在机构运动过程中是变化的。,传动角：从动件受力方向与受力点绝对速度垂线之间所夹锐角,设计时应满足：,二、四杆机构的传力性能,03215,53平面四杆机构的基本知识,摇杆的位置：,令连杆与摇杆的夹角为，如图：,若,若,往复运动的构件为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有：,此时机构不能运动，称此位置为：,53平面四杆机构的基本知识,2.死点（位置）,定义：,“死点”,12,条件：往复运动的构件为主动件,位置：连杆与从动件共线（极限位置）,二、用作图法设计四杆机构,1.按预定的连杆平面位置设计,1）已知活动铰链中心的位置由B、C（动点）求A、D（定点）,分析：,A点是Bi点的轨迹中心,D点是Ci点的轨迹中心,步骤：,连接B1B2，作中垂线,连接B2B3，作中垂线,相交得A点,同理作Ci点的中垂线求得D点。,方法：,作垂直平分线（中垂线）,？,？,0615,54平面四杆机构的设计,C2,A,若给定连杆三个位置，有唯一解；若C1、C2、C3位于一条直线上，D,则杆CD是滑块；设计后要检验运动连续性（C1、C2、C3应在同一可行域内）。,讨论,若给定连杆两个位置，则有无穷多解；,借助于辅助条件求得A或D,B1,C1,0216,54平面四杆机构的设计,2)已知固定铰链中心的位置,由连杆上的标线EF和A、D(定铰)求B、C(动铰）,思路：,待求动铰链B、C,固定铰链,机架置换,条件：,保证构件间的相对位置不变,原理：,相对运动原理,方法：,分析：,待求动铰链B、C（已知定铰求动铰）,？,？,54平面四杆机构的设计,搬移至A3D3F1E1使E3F3与E1F1重合,步骤：,选新“机架”,必须:含有待求铰链点位置已知,刚化搬移,作中垂线,将ADF2E2刚化,即:作A3D3F1E1,ADF3E3,将ADF3E3刚化,即:作A2D2F1E1,ADF2E2,搬移至A2D2F1E1使E2F2与E1F1重合,刚化保持各构件的相对位置不变,搬移实现机架的转换,设计,54平面四杆机构的设计,2.按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构,（由A、B、D求C）,分析：,选哪个构件为机架,步骤：,选新“机架”,待求动铰链C（已知动铰求动铰）,机架置换,方法：,思路：,待求动铰链C,固定铰链,？,54平面四杆机构的设计,2.按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构,（由A、B、D求C）,分析：,选哪个构件为机架,步骤：,选新“机架”,待求动铰链C（已知动铰求动铰）,机架置换,方法：,思路：,待求动铰链C,铰链,刚化搬移,作中垂线,54平面四杆机构的设计,2.按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构,（由A、B、D求C）,分析：,转换机架,选哪个构件为新机架,连架杆DE,机架,连架杆AB,连杆,步骤：,选新“机架”,刚化搬移,作中垂线,03216,54平面四杆机构的设计,总结,求动铰的两类设计问题的求解步骤,刚化搬移,新“机架”必须是含有待求铰链点并且位置已知的构件；,新“机架”可在该构件的已知位置中任选一个固定之，另外的位置必须与相应的新“连杆”刚化后一起搬到该固定位置；,选新“机架”,作中垂线,已知三个位置时，可得唯一解；,已知两个位置时，可得无穷多解，再利用其它辅助条件得到其中的一个解；此时，应将新“机架”固定在给定辅助条件的位置上。,54平面四杆机构的设计,求动铰的两类设计问题的求解步骤：,刚化搬移,作中垂线,新“机架”必须:,选新“机架”,已知动铰求定铰的设计问题求解：,作中垂线,温故知新,含有待求铰链点位置已知,54平面四杆机构的设计,1)曲柄摇杆机构,已知：摇杆CD长，摆角及K,K，,关键是求满足角的A点,13,3.按给定的行程速度变化系数K设计,04、0516,二、用作图法设计四杆机构,分析：,54平面四杆机构的设计,1)曲柄摇杆机构,计算,已知：摇杆CD长，摆角及K,任取一点D，作摇杆CD的两极限位置，夹角为；,作C2PC1C2，,作PC1C2的外接圆，,步骤：,分析：,K，,关键是求满足角的A点,作C1P使,则A点必在此圆上。,13,有无穷多解,注意:,A点不能选在FG劣弧段上,否则机构将不满足运动连续性条件。,3.按给定的行程速度变化系数K设计,04、0516,54平面四杆机构的设计,E,1)曲柄摇杆机构,已知：摇杆CD长，摆角及K,选定A，设曲柄为a，连杆为b，则:,或以A为圆心，AC2为半径作弧交AC1于E，得：,步骤：,B1,分析：,K，,关键是求满足角的A点,13,a=EC1/2b=AC1EC1/2,3.按给定的行程速度变化系数K设计,54平面四杆机构的设计,1)曲柄摇杆机构,已知：摇杆CD长，摆角及K,步骤：,分析：,K，,关键是求满足角的A点,13,作求A的辅助圆，有无穷多解。,B1,B2,已知机架的长度d,要求min,min,A点选在C1G、C2F两弧段上，则当A向G(F)靠近时，机构的最小传动角将随之减小而趋向零，故A应适当远离G(F)点较为有利。,利用其他辅助条件，得到其中一解，例：,检验条件（校核条件）,0217,3.按给定的行程速度变化系数K设计,54平面四杆机构的设计,1)曲柄摇杆机构,已知：摇杆CD长，摆角及K,步骤：,分析：,K，,关键是求满足角的A点,13,作求A的辅助圆，有无穷多解。,已知机架的长度d,要求min,利用其他辅助条件，得到其中一解，例：,检验条件（校核条件）,已知曲柄的长度a,Q,E,B1,B2,3.按给定的行程速度变化系数K设计,54平面四杆机构的设计,已知：摇杆CD长，摆角及K,步骤：,分析：,K，,13,作求A的辅助圆，有无穷多解。,Q,Q,E,B1,B2,已知连杆的长度b,1)曲柄摇杆机构,关键是求满足角的A点,利用其他辅助条件，得到其中一解，例：,已知机架的长度d,要求min,检验条件（校核条件）,已知曲柄的长度a,3.按给定的行程速度变化系数K设计,0616,54平面四杆机构的设计,2)曲柄滑块机构,已知：滑块的行程H，偏距e及K,K，,关键是求满足角的A点,13,1.按给定的行程速度变化系数K设计,04、0516,二、用作图法设计四杆机构,分析：,54平面四杆机构的设计,2)曲柄滑块机构,已知：K，滑块行程H，偏距e及K。,计算:,作C2C1H,作射线C2O使C1C2O=90,以O为圆心，C1O为半径作圆。,以A为圆心，AC2为半径作弧交于E,得：,作射线C1O使C2C1O=90。,作偏距线e，交圆弧于A，即为所求。,步骤：,分析：,K，,关键是求满足角的A