机械原理全套PPT教案

1、会计学1机械原理全套机械原理全套机械原理沈阳航空工业学院 连杆机构常用其所含的杆数而命名， 故此类机构统称为连杆机构。8.1 8.1 连杆机构及其传动特点连杆机构及其传动特点连杆机构连杆机构曲柄滑块机构摆动导杆机构此类机构的共同特点：l机构的原动件1和从动件3的运动都需要经过连杆2来传动。l机构中的运动副一般均为低副。故此类机构也称低副机构。l连杆机构中的构件多呈现杆的形状，故有四杆机构、六杆机构等。铰链四杆机构 故常称构件为杆。连杆（连杆（coupler)：不直接与机架相联的中间构件：不直接与机架相联的中间构件第1页/共49页机械原理沈阳航空工业学院 构件多呈现杆的形状； 可实现多种运动变换

2、和运动规律； 连杆曲线形状丰富，可满足各种轨迹要求。缺点： 运动链长，累积误差大，效率低； 惯性力难以平衡，动载荷大，不宜用于高速运动； 一般只能近似满足运动规律要求。传动特点传动特点 运动副一般为低副；优点：第2页/共49页机械原理沈阳航空工业学院8.2 平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的类型和应用1.1.四杆机构的类型四杆机构的类型（1）基本型式铰链四杆机构等腰梯形机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构平行四边形机构逆平行四边形机构机架机架:4连架杆：曲柄连架杆：曲柄1 摇杆摇杆3连杆连杆:2周转副：周转副：A B 摆转副摆转副: C D曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构(crank-rocker

3、 mechanism)第3页/共49页机械原理沈阳航空工业学院双曲柄机构双曲柄机构(double crank mechanism) 铰链四杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构平行四边形机构反平行四边形机构第4页/共49页机械原理沈阳航空工业学院反平行四边形机构反平行四边形机构第5页/共49页机械原理沈阳航空工业学院铰链四杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构(double rocker mechanism)等腰梯形机构等腰梯形机构第6页/共49页机械原理沈阳航空工业学院8.2 平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的类型和应用1.1.四杆机构的类型四杆机构的类型（1）基本型

4、式铰链四杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构（2）演化形式 其他型式的四杆机构可以认为是由基本型式的四杆机构演化而来的， 其演化方法有：1）改变构件的形状及运动尺寸第7页/共49页机械原理沈阳航空工业学院（2）演化形式1）改变构件的形状及运动尺寸第8页/共49页机械原理沈阳航空工业学院曲柄滑曲柄滑块机构块机构偏心轮偏心轮机构机构2）改变运动副的尺寸（2）演化形式1）改变构件的形状及运动尺寸偏心轮机构双偏心轮机构滑块内置式偏滑块内置式偏心轮机构心轮机构曲柄摇杆机构第9页/共49页机械原理沈阳航空工业学院铰链四杆机构的倒置曲柄滑块机构的倒置3）选用不同的构件为机架（即机构的倒置）曲柄摇杆机构曲柄

5、摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构曲柄滑块机构ABC为回转导杆机构为回转导杆机构ABC为摆动导杆机构为摆动导杆机构第10页/共49页机械原理沈阳航空工业学院曲柄滑块机构第11页/共49页机械原理沈阳航空工业学院曲柄滑块机构第12页/共49页机械原理沈阳航空工业学院铰链四杆机构的倒置曲柄滑块机构的倒置双滑块机构的倒置3）选用不同的构件为机架（即机构的倒置）正弦机构双滑块机构双转块机构以构件2或4为机架第13页/共49页机械原理沈阳航空工业学院4）运动副元素的逆换2.2.四杆机构的应用四杆机构的应用（1）基本型式四杆机构的应用（2）演化型式四杆机构的应用3）选用不同的构件为机架（即机构的倒置）（2）演化

6、形式1）改变构件的形状及运动尺寸2）改变运动副的尺寸a) 构件构件2包容包容3b) 构件构件3包容包容2第14页/共49页机械原理沈阳航空工业学院8.3 平面四杆机构的基本知识平面四杆机构的基本知识1.1.铰链四杆机构有曲柄的条件铰链四杆机构有曲柄的条件 最短杆长度最长杆长度其余两杆长度之和； 组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。（1）周转副的条件其中第一个条件称为杆长条件。第15页/共49页机械原理沈阳航空工业学院1.1.铰链四杆机构有曲柄的条件铰链四杆机构有曲柄的条件（2）铰链四杆机构有曲柄的条件 最短杆为连架杆或机架。例:铰链四杆机构（1）周转副的条件1）各杆长度满足杆长条件 各杆长度

7、应满足杆长条件；2）各杆长度不满足杆长条件结论：如果铰链四杆机构各杆长度满足杆长条件，当最短杆为连架杆时，则机构为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，则机构为双曲柄机构；当最短杆的相对杆为机架时，机构为双摇杆机构。 如果各杆长度不满足杆长条件，则机构无周转副，此时不论以何杆为机架，机构均为双摇杆机构。第16页/共49页机械原理沈阳航空工业学院例: 偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件： 连架杆长度偏距连杆的长度； 连架杆为最短杆。对心曲柄滑块机构有曲柄的条件： 连架杆长度连杆的长度； 连架杆为最短杆。第17页/共49页机械原理沈阳航空工业学院2.2.急回运动和行程速度变化系数急回运动和行程

8、速度变化系数（1）急回运动 当主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于摆出的平均速度，摇杆的这种运动特性称为急回运动。（2）行程速度变化系数Kv2v1K =180 180 =结论且 角越大，K值越大，机构的急回性质也越显著。小型刨床机构当机构存在极位夹角 时，机构便具有急回运动特性；对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构11180 kk 第18页/共49页机械原理沈阳航空工业学院 连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角 称为四杆机构在此位置的传动角,且 90 90 最小传动角的确定： 对于曲柄摇杆机构， min出现在主动件曲柄与机架共线的两位置之一。为了保证机构传力性能良好，应使min40 5

9、0。3 3四杆机构的传动角四杆机构的传动角Transmission angle of four-bar linkages 对于曲柄摇杆机构，以摇杆CD为主动件，则当连杆与从动件曲柄共线时，机构的传动角0， 这时主动件CD 通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件AB 转动的“顶死” 现象， 机构的这种位置称为“死点”。4.4.死点死点曲柄滑块机构摆动导杆机构曲柄摇杆机构第19页/共49页机械原理沈阳航空工业学院（1）克服死点的方法 1）利用安装飞轮加大惯性的方法，借惯性作用使机构闯过死点。 2）采用将两组以上的同样机构组合使用，且使各组机构的死点位置相互错开排列的方法

10、。（2）死点的应用飞机起落架收放机构折叠式桌的折叠机构夹具夹具第20页/共49页机械原理沈阳航空工业学院5.铰链四杆机构的连杆曲线铰链四杆机构的连杆曲线 在四杆机构运动时，其连杆平面上的每一点均描绘出一条曲线，称为连杆曲在四杆机构运动时，其连杆平面上的每一点均描绘出一条曲线，称为连杆曲线线(coupler curves)B型型水滴型水滴型面包型面包型瘦长型瘦长型伪椭圆型伪椭圆型三角型三角型单直线型单直线型第21页/共49页机械原理沈阳航空工业学院第22页/共49页机械原理沈阳航空工业学院8.4 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计1. 连杆机构设计的基本问题连杆机构设计的基本问题流量指示机构牛

11、头刨床机构（2）满足预定的连杆位置要求 连杆机构设计的基本问题是根据给定的要求选定机构的型式，确定各构件的尺寸，同时还要满足结构条件、动力条件和运动连续条件等。（1）满足预定的运动规律的要求即满足两连架杆预定的对应位置要求（又称实现函数的问题)；即要求连杆能占据一系列预定位置小型电炉炉门的开闭机构满足给定行程速比系数K的要求等。（又称刚体导引问题）。第23页/共49页机械原理沈阳航空工业学院（3）满足预定的轨迹要求 图解法、解析法和实验法。 即要求在机构的运动过程中，连杆上某些点的轨迹能满足预定的轨迹要求。 鹤式起重机搅拌机构连杆机构的设计方法有：2. 用解析法设计四杆机构用解析法设计四杆机构

12、（1）按预定的运动规律设计1）按预定的两连架杆对应的位置设计2）按期望函数设计四杆机构（2）按预定的连杆位置设计（3）按预定的运动轨迹设计例1 例2第24页/共49页机械原理沈阳航空工业学院(3) (2) (1) 按连杆预定位置设计四杆机构按连杆预定位置设计四杆机构(1)按连杆预定位置设计四杆机构按连杆预定位置设计四杆机构b）已知连杆三个预定位置）已知连杆三个预定位置1)假设活动铰链假设活动铰链B、C已知，求固定铰链已知，求固定铰链A、Da）已知连杆两个预定位置）已知连杆两个预定位置c）已知连杆四个预定位置已知连杆四个预定位置第25页/共49页机械原理沈阳航空工业学院1 )假设活动铰链假设活动

13、铰链B、C已知，求固定铰链已知，求固定铰链A、D第26页/共49页机械原理沈阳航空工业学院a）已知连杆二个预定位置）已知连杆二个预定位置1) 假设活动铰链假设活动铰链B、C已知，求固定铰链已知，求固定铰链A、D2）假设固定铰链）假设固定铰链A、D已知，求活动铰链已知，求活动铰链B、C(1)按连杆预定位置设计四杆机构按连杆预定位置设计四杆机构机构倒置机构倒置：转换机架法：转换机架法第27页/共49页机械原理沈阳航空工业学院已知机架长度、两连架杆两组对应转角，若已知机架长度、两连架杆两组对应转角，若AB的长度已知，的长度已知，CD的长度未知，设计的长度未知，设计此四杆机构。此四杆机构。取CD为新机

14、架（以为新机架（以C1D 为机架），为机架）， AB为新连杆，将此设计问题转化为已知连杆位置为新连杆，将此设计问题转化为已知连杆位置设计四杆机构问题。设计四杆机构问题。机构倒置机构倒置第28页/共49页机械原理沈阳航空工业学院a）已知机架长度、两连架杆两组对应转）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构角，设计四杆机构(以以C1D为新机架为新机架)。所设计的机构是AB1C1D第29页/共49页机械原理沈阳航空工业学院1）按两连架杆两组对应位置设计四杆机构）按两连架杆两组对应位置设计四杆机构 a）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四

15、杆机构(以以C1D为新机架为新机架)。所设计的机构是AB2C2D第30页/共49页机械原理沈阳航空工业学院a）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构(以以C1D为新机架为新机架)。b）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构(以以C2D为新机架为新机架)。所设计的机构AB2C2D第31页/共49页机械原理沈阳航空工业学院a）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构(以以C1D为新机架为新机架)。b）已知机架长度、两连架杆两组

16、对应转角，设计四杆机构）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构(以以C2D为新机架为新机架)。c）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构（以）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构（以AB2为新机架）。为新机架）。课下思考：如何设计？3 3、作图法设计四杆机构、作图法设计四杆机构1）按两连架杆两组对应位置设计四杆机构）按两连架杆两组对应位置设计四杆机构第32页/共49页机械原理沈阳航空工业学院所设计的机构是AB1C1D第33页/共49页机械原理沈阳航空工业学院(3)按给定的行程速比系数设计四杆机构按给定的行程速比系数设计四杆机构曲柄摇杆机构(1)(1)按连杆预定位

17、置设计四杆机构按连杆预定位置设计四杆机构第34页/共49页机械原理沈阳航空工业学院(3)按给定的行程速比系数设计四杆机构按给定的行程速比系数设计四杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构第35页/共49页机械原理沈阳航空工业学院(3)按给定的行程速比系数设计四杆机构按给定的行程速比系数设计四杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构摆动导杆机构AD=d第36页/共49页机械原理沈阳航空工业学院第37页/共49页机械原理沈阳航空工业学院)180()180(12vvK第38页/共49页机械原理沈阳航空工业学院第39页/共49页机械原理沈阳航空工业学院第40页/共49页机械原理沈阳航空工业学院第41页/共49页机械原理沈阳航空工业学院（4）用解析法设计连杆机构：封闭矢量法建立方程式用解析法设计连杆机构：封闭矢量法建立方程式第42页/共49页机械原理沈阳航空工业学院第43页/共49页机械原理沈阳航空工业学院第44页/共49页机械原理沈阳航空工业学院第45页/共49页机械原理沈阳航空工业学院解：（1 1）当为双曲柄机构时，则）当为双曲柄机构时，则a a应为最短杆，由曲柄存在条件，则：应为最短杆，由曲柄存在条件，则：（2 2）当为曲柄摇杆机构时，有两种情况，令）当为曲柄摇杆机构时，有两种情况，令a a为最长杆，此时为最长杆，此时d d必为最短杆，