连杆机构PPtPPT课件

2-1平面四杆机构的基本形式及演化形式2-2平面四杆机构的基本特性2-3平面四杆机构的运动设计,第2章平面连杆机构,2.1平面四杆机构的基本形式及演化形式,1.平面连杆机构若干刚性构件通过低副连接而成的平面机构。,2.平面连杆机构具有运动可逆性。,3.平面连杆机构主要优点：,采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。,改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。,连杆曲线丰富。可满足不同要求。,4.平面连杆机构主要缺点：,构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。,产生动载荷（惯性力），不适合高速。,设计复杂，难以实现精确的轨迹。,5.应用：,平面连杆机构广泛应用于各种机械和仪表中。,定块机构或直动滑杆机构,曲柄摇块机构,6.平面连杆机构常以构件数命名,如：四杆机构，五杆机构等,本章主要讨论应用最广，最基础的平面四杆机构。,AD机架AB、CD连架杆BC连杆,连架杆,一、平面四杆机构的基本形式（铰链四杆机构）：由4个杆状构件及4个转动副组成。,曲柄,连杆,摇杆,连架杆,1、曲柄摇杆机构,1）特点：,2）应用：,缝纫机踏板机构：摇杆主动,（2）卫星接收装置：曲柄主动,点击播放动画,(3)汽车玻璃窗雨刷:摇杆主动,(4)搅拌器:曲柄主动,2、双曲柄机构,1）特点：两连架杆均为曲柄；主动曲柄匀速转动1=C.从动曲柄变速转动2=f(t)2）应用：惯性筛,当两曲柄共线时，有可能成为反向双曲柄机构,此时的12,3）平行双曲柄机构,特点:两曲柄等长且平行，1=2;,平行双曲柄机构,反平行双曲柄机构,双曲柄机构运动不确定性,解决办法：,a.利用从动曲柄本身（或附加质量）的惯性来导向；b.在主、从动曲柄上错开移动角度再安装一组平行四边形机构；,c.增加第三个平行曲柄,（3）应用：,机车联动机构,车门启闭机构,反平行四边形机构,摄影台升降机构,3、双摇杆机构,1）特点：两连架杆都是摇杆2）应用：,飞机起落架机构,港口起重机,选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线,汽车转向机构-等腰梯形机构,1.通过改变构件的形状和几何尺寸来演化四杆机构,二、平面四杆机构的其他形式,例如：曲柄滑快机构的演化,具体的演化过程如下：,（1）偏置曲柄滑块机构：,（2）对心曲柄滑块机构：,曲柄滑块机构的应用：,2.取不同的构件为机架来演化四杆机构-机构倒置,以曲柄滑块机构为例：,1）当L1L2时，得到摆动导杆机构，如牛头刨床,如：（1）若取构件1为机架导杆机构，构件4是导杆,导杆小型刨床,当构件2和构件4均能作整周转动，小型刨床的回转导杆机构就是应用实例,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其应用实例。,（2）若构件2为机架时曲柄摇块机构,翻斗车,（3）若取构件3为机架定块机构或直动滑杆机构,抽水唧筒,例：选择双滑块机构中的不同构件作为机架可得不同的机构,椭圆仪机构,正弦机构,3.改变运动副的尺寸，如:扩大转动副（偏心轮机构）来演化四杆机构,其演化过程(e-偏心距，e=L1):,偏心轮,偏心轮机构,增大了运动副的尺寸，提高了强度和刚度,2.2平面四杆机构的基本特性,一、铰链四杆机构中曲柄存在的条件,若杆AB为曲柄，作整周回转，必有两次与机架共线,l2(l4l1)+l3,则由BCD可得：三角形任意两边之和大于第三边,则由B”C”D可得：,l1+l4l2+l3,l3(l4l1)+l2,l1即AB为最短杆,最长杆与最短杆的长度之和其他两杆长度之和,l1+l2l3+l4,l4-l1,将以上三式两两相加，得：l1l2,l1l3,l1l4,l1+l3l2+l4,可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动副都是整转副。,此时，铰链A为整转副。,若取BC为机架，则结论相同，可知铰链B也是整转副。,整转副的概念：相对转动360度的转动副。,1.整转副存在的条件（长度条件）：最短构件与最长构件的长度之和小于等于其它两构件长度之和，即Lmax+LminL+L。反之无整转副。,2.曲柄存在的条件：（1）最短构件与最长构件的长度之和小于等于其它两构件长度之和；（杆长和的条件）（2）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。,整转副是曲柄存在的必要条件。,（2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆机构。注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：最长杆的杆长其余三杆长度之和。,（1）在满足杆长和的条件下：以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构；以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双曲柄机构；以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该机构为双摇杆机构。,3.铰链四杆机构基本类型的判别方法：,想一想：下列机构是何机构？,例1：已知铰链四杆机构的各杆的尺寸，机架的位置，判断各四杆机构的类型。课本P38.2-1例2在图中已知lBC=100mm,lCD=70mm,lAD=50mm,AD为固定件。（1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的值；（2）如果该机构能成为双曲柄机构，求lAB；（3）如果该机构能成为双摇杆机构，求lAB。,解：（1）如果能成为曲柄摇杆机构，lAB20mm（2）如果能成为双曲柄机构，则应满足“最长杆与最短杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，且杆AD为最短杆”。则a.若BC为最长杆，80mmlAB100mmb.若AB为最长杆，100mmlAB120mm综合：80mmlAB120mm(3)a.AB为最短杆，BC为最长杆20mmlAB120mm另外，AB增大时，还应考虑到，BC与CD成伸直共线时，需构成三角形的边长关系，即：lAB(lBC+lCD)+lADlAB220mm则120mmlAB220mm综合以上情况，可得lAB的取值范围为：20mmlAB80mm120mm0B.K1C.K1D.K=1,10、对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取()为机架，将得到双摇杆机构。A.最短杆B.与最短杆相对的构件C.最长杆D.与最短杆相邻的构件,11.铰链四杆机构中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。,(1)以a杆为机架得()机构;(2)以b杆为机架得()机构;(3)以c杆为机架得()机构;(4)以d杆为机架得()机构.,12、连杆机构中的急回特性是什么含义？什么条件下机构才具有急回特性？13、铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？曲柄是否一定是最短杆？,14、如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？15、平面四连杆机构最基本形态是什么？由它演化为其它平面四杆机构，有哪些具体途径？16、何谓连杆机构的死点？举出避免死点和利用死点的例子。,2.3平面四杆机构的设计,一般可归纳为两类问题：（1）实现给定的运动规律。如要求满足给定的行程速度变化系数以实现预期的急回特性或实现连杆的几个预期的位置；（2）实现给定的运动轨迹。如要求连杆上的某点具有特定的运动轨迹，如起重机中吊钩的轨迹为一水平直线等。,用作图的方法从图上直接量取得到运动的特征尺寸。,要求：作图认真，准确，按比例，细线条，保留作线。,一、图解法：,特点：简单、直观、但有一定的误差。,1)按给定的急回特性系数设计平面四杆机构已知曲柄摇杆机构的急回特性系数K、摇杆的长度LCD及摆角，要求确定机构中其余构件尺寸。如右图所示。,b)任选D点。,d)C1MC2C2，C1C2N=90-C1M、C2N交于P，则C1PC2=。,a)计算,LBC的三个位置,2).按给定的连杆长度和位置设计四杆机构:,2).按给定的连杆两个位置设计四杆机构,已知铰链四杆机构中连杆长度及两个预定位置，要求确定四杆机构的其余构件尺寸。这时，两连架杆与机架组成转动副的中心A、D可分别在B1B2和C1C2的中垂线上任意选取，得到无穷多个解。结合附加限定条件，从无穷解中选取满足要求的解.,1、图示铰链四杆机构，已知：lBC=50mm，lCD=35mm，lAB=30mm，AD为机架，（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的最大值：（2）若此机构为双曲柄机构，求lAB的范围；（3）若此机构为双摇杆机构，求lAB的范围。,习题,2.画出图中各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。,导杆机构常与其他构件组合，用于简易刨床、插床以及回转泵、转动式发动机等机械中，如图a）所示；曲柄摆动导杆机构常与其他构件组合，用于牛头刨床和插床等