机械设计基础第二章ppt课件

1、第第2章章 平面连杆机构平面连杆机构21 平面四杆机构的基本型式和特性平面四杆机构的基本型式和特性22 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性23 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计平面四杆机构的基本型式平面四杆机构的基本型式: :基本型式基本型式铰链四杆机构铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它，其它四杆机构都是由它演变得到的。演变得到的。名词解释：名词解释：曲柄曲柄作整周定轴回转的构件；作整周定轴回转的构件；三种基本型式：三种基本型式：（1 1）曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构特征：特征：曲柄摇杆曲柄摇杆作用：作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。

2、如雷达天线。如雷达天线。连杆连杆作平面运动的构件；作平面运动的构件；连架杆连架杆与机架相联的构件；与机架相联的构件；摇杆摇杆作定轴摆动的构件；作定轴摆动的构件；整转副整转副能作能作360360度相对回转的运动副；度相对回转的运动副；摆动副摆动副只能作有限角度摆动的运动副。只能作有限角度摆动的运动副。曲柄曲柄连杆连杆摇杆摇杆ABC1243D曲柄摇杆机构的应用雷达天线俯仰机构21铰链四杆机构的基本类型及其应用铰链四杆机构的应用铰链四杆机构的应用2143摇杆主动缝纫机踏板机构3124曲柄摇杆机构的应用21铰链四杆机构搅拌机容器转动，拌搅头按某种轨迹运动，以完成拌搅工作。曲柄连杆摇杆连杆曲线连杆上点的

3、轨迹12341,3连架杆与机架相连的构件 机架相对固定的构件 连杆2作一般平面运动的构件曲柄整周转动的连架杆摇（摆）杆往复摆动的连架杆旋转式叶片泵双曲柄机构的应用21铰链四杆机构ABDC1234E6惯性筛机构31惯性筛双曲柄机构的应用21铰链四杆机构ABCD 火车轮双曲柄机构特例1：平行四边形机构AB = CD特征：两曲柄同向同速转动BC = ADABDC升降平台ADBCBC两连架杆等长且平行，连杆作平动21铰链四杆机构的基本型式和演化设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云反平行四边形机构反平行四边形机构-车门开闭机构车门开闭机构反向反向FAEDGBCABEFDCG平行四边形机构在共

4、线位置出现运平行四边形机构在共线位置出现运动不确定。动不确定。采用两组机构错开排列。采用两组机构错开排列。14231 3 Tu2-9-101 adba=c,b=d;平行双曲柄机构c1 两曲柄转向相同，且= 1 会出现另一种运动的可能即将出现转折点! 平行双曲柄机构变成反向双曲柄机构。可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；可用

5、如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄Tu2-10可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄可用如下方法解决： 3，加一辅助连杆。鹤式起重机QABCDE21铰链四杆机构双摇杆机构的应用CBADE? 实例：鹤式吊鹤式吊 CBADE? 当两连架杆AB、CD均为摇杆时 双摇杆机构 鹤式吊鹤式吊 CBADE? 鹤式吊鹤

6、式吊 CBADE? CBADE? CBADE? CBADE? CBADE? CBADE? CBADE? CBADE? CBADE? CBADE? CBEAD? CBE1 ADCBE1 ADE2 CBE1 ADE2 E3 CBE1 ADE2 E3 E4 CBE1 ADE2 E3 E4 E5 CBE1 ADE2 E3 E4 E5 E6 CBE1 ADE2 E3 E4 E5 E6 E7 CBE1 ADE2 E3 E4 E5 E6 CBE1 ADE2 E3 E4 E5 CBE1 ADE2 E3 E4 CBE1 ADE2 E3 CBE1 ADE2 CBE1 ADBCAD蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机电机电机B

7、CAD蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机BCAD蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电扇摇头机构双摇杆机构的应用21铰链四杆机构ABDCE汽车转向机构ABDCEABDCE双摇杆机构特例：等腰梯形机构-两摇杆长度相等。21铰链四杆机构设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云ABDCE（3 3）双摇杆机构双摇杆机构特征：特征：两个摇杆两个摇杆应用举例：铸造翻箱机构应用举例：铸造翻箱机构特例：特例：等腰梯形机构汽车转向机构等腰梯形机构汽车转向机构、风扇摇头机构、风扇摇头机构BCABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机ABDCEABDCE电机电机ABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机ABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆ABD

8、C曲柄滑块机构314A2BC曲柄滑块机构314A2BC导杆机构转动导杆机构摆动导杆机构定块机构314A2BC摇块机构314A2BC21铰链四杆机构摆动导杆机构转动导杆机构21铰链四杆机构的基本型式和演化牛头刨床ABDC1243C2C1ABDCE123456小型刨床导杆机构的应用21铰链四杆机构的基本型式和演化B234C1A自卸卡车举升机构ACB1234314A2BC摇块机构的应用21铰链四杆机构的基本型式和演化314A2BC定块机构手摇唧筒BC3214AABC3214定块机构的应用21铰链四杆机构的基本型式和演化双移动副四杆机构1234双转块机构12341234双滑块机构1234正弦机构21铰

9、链四杆机构的基本型式和演化1234双转块机构的应用21铰链四杆机构的基本型式和演化1234双转块机构的应用21铰链四杆机构的基本型式和演化1234双滑块机构的应用21铰链四杆机构的基本型式和演化设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云(1)(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的演化铰链四杆机构的演化偏心曲柄滑块机构偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构双滑块机构双滑块机构 正弦机构正弦机构s=l sin l设计：潘存云(2)(2)改变运动副的尺寸改变运动副的尺寸(3)(3)

10、选不同的构件为机架选不同的构件为机架偏心轮机构偏心轮机构导杆机构导杆机构摆动导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC设计：潘存云(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架314A2BC直动滑杆机构直动滑杆机构手摇唧筒手摇唧筒这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为：方法称为：机构的倒置机构的倒置BC3214A导杆机构导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC摇块机构摇块机构314A2BCABC3214例：选择双滑块机构中的不同构件例：选择双滑块机构中的不同构件

11、 作为机架可得不同的机构作为机架可得不同的机构椭圆仪机构椭圆仪机构1234正弦机构正弦机构3214CCCABDBB2l21l3l4l1341具有整转副的条件具有整转副的条件2-2平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性设计：潘存云2.连架杆或机架为最短杆。连架杆或机架为最短杆。可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动可知：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。副都是整转副。整转副存在的条件：整转副存在的条件：1. 最长杆与最短杆的长度之和应最长杆与最短杆的长度之和应其他两杆长度之和其他两杆长度之和此时，铰链此时，铰链A为整转副。为整转副。若取若取BC为机架，则结论相同

12、，可知铰链为机架，则结论相同，可知铰链B也是整转副。也是整转副。 称为称为杆长条件杆长条件。ABCDl1l2l3l4作者：潘存云教授当满足杆长条件时，说明存在整转副，当选择不同的构当满足杆长条件时，说明存在整转副，当选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构。如：件作为机架时，可得不同的机构。如： 曲柄摇杆曲柄摇杆1 1 、曲柄摇杆曲柄摇杆2 2 、双曲柄双曲柄、 双摇杆机构双摇杆机构。C2C1CBA1B2B12123D42急回特性急回特性曲柄摇杆机构中曲柄做匀速运动，极曲柄摇杆机构中曲柄做匀速运动，极位夹角为位夹角为30度，摇杆工作行程需度，摇杆工作行程需7s，则，则摇杆空行程需几秒？摇杆空行

13、程需几秒？A4 B. 5C3 D. 6 CCCDABFCvFF1l2l3l4l3压力角和传动角压力角和传动角摆动导杆机构的压力角摆动导杆机构的压力角ADBCCD为主动件!F VB 4. .机构的死点位置机构的死点位置ADBCCD为主动件!F VB =0 当连杆BC与从动件曲柄AB共线时，压力角=900，传动角=0，机构不能运动，此位置称为死点位置。ADCB缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构 ADCB缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构 ADCB缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构 ADCB缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构 DCBADCBADCBADCBADCBAADCBADCBADCBACBDDCBADCBADCBAD

14、CBACBDDAABCDD连杆BC与从动件曲柄AB共线，压力角=900，传动角=0，机构位于两个死点位置。靠轮的惯性或手动脱离死点位置。设计：潘存云设计：潘存云F4. .机构的死点位置机构的死点位置摇杆为主动件，且连杆摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有：与曲柄两次共线时，有：此时机构不能运动此时机构不能运动. .避免措施：避免措施： 两组机构错开排列，如两组机构错开排列，如火车轮机构火车轮机构; ;称此位置为：称此位置为： “死点死点”0 0靠靠飞轮的惯性飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。（如内燃机、缝纫机等）。FAEDGBCABEFDCG0 0F0 0设计：潘存云设计：潘存云工件工件A

15、BCD1234PABCD1234工件工件P钻孔夹具钻孔夹具=0=0TABDC飞机起落架飞机起落架ABCD=0=0F也可以利用死点进行工作也可以利用死点进行工作：飞机起落架、钻夹具起落架、钻夹具等。等。23 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计 连杆机构设计的基本问题连杆机构设计的基本问题 机构选型机构选型根据给定的运动要求选择机根据给定的运动要求选择机 构的类型；构的类型；尺度综合尺度综合确定各构件的尺度参数确定各构件的尺度参数(长度长度 尺寸尺寸)。设计：潘存云ADCB飞机起落架飞机起落架BC三类设计要求：三类设计要求：1)满足给定从动件的运动规律满足给定从动件的运动规律(如位置、速度、加速

16、如位置、速度、加速度等度等)，如，如: 飞机起落架。飞机起落架。设计：潘存云三类设计要求：三类设计要求：1)满足预定的运动规律满足预定的运动规律，如，如: 飞机起落架飞机起落架、函数机构。函数机构。2)满足预定的连杆位置要求，如满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构。铸造翻箱机构。要求连杆在两个位置要求连杆在两个位置垂直地面且相差垂直地面且相差180 CBABDC设计：潘存云QABCDE设计：潘存云鹤式起重机鹤式起重机搅拌机构搅拌机构要求连杆上要求连杆上E点的轨点的轨迹为一条卵形曲线迹为一条卵形曲线要求连杆上要求连杆上E点的轨点的轨迹为一条水平直线迹为一条水平直线QCBADE三类设计要求：三类

17、设计要求：1)满足预定的运动规律满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如，两连架杆转角对应，如: 飞机起落架。飞机起落架。2)满足预定的连杆位置要求，如满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构。铸造翻箱机构。3)满足给定点的的运动轨迹要求，如满足给定点的的运动轨迹要求，如: 鹤式起重机、搅鹤式起重机、搅拌机等。拌机等。给定的设计条件：给定的设计条件：1)几何条件几何条件（给定连架杆或连杆的位置）（给定连架杆或连杆的位置）2)运动条件运动条件（给定（给定K）3)动力条件动力条件（给定（给定minmin）设计方法：设计方法：图解法、解析法、实验法图解法、解析法、实验法设计：潘存云E 一、按给定的行程

18、速比系数一、按给定的行程速比系数K设计四杆机构设计四杆机构1) 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构计算计算180(K-1)/(K+1);已知：已知：CD杆长，摆角杆长，摆角及及K， 设计此机构。步骤如下：设计此机构。步骤如下：任取一点任取一点D D，作等腰三角形，作等腰三角形 腰长为腰长为CDCD，夹角为，夹角为;作作C2PC1C2，作，作C1P使使作作P P C1C2的外接圆，在此圆上任取一点的外接圆，在此圆上任取一点A A。选定选定A A，设曲柄为，设曲柄为l1 ，连杆为，连杆为l2 ，则，则: :,A,A C2= =l2- - l1= = l1 =( A A C1A A C2)/ 2 C2C1P=

19、90, ,交于交于P;P; 90-P A A C1= = l1+ +l2C1C2DA设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云ADmn=D2) 导杆机构导杆机构分析：分析： 由于由于与与导杆摆角导杆摆角相等，设计此相等，设计此 机构时，仅需要确定曲柄机构时，仅需要确定曲柄 a。计算计算180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);任选任选D D作作mDnmDn，取取A A点，使得点，使得AD=d, AD=d, 则则: : a=dsin(a=dsin(/2)/2)。=Ad作角分线作角分线; ;已知：已知：机架长度机架长度d，K，设计此机构。，设计此机构。设计：潘存云二、按预定连杆位置设计四杆机构二、按预定连杆位置设计四杆机构a)给定连杆两组位置给定连杆两组位置有唯一解。有唯一解。B2C2AD将铰链将铰链A、D分别选在分别选在B1B2，C1C2连线的垂直平分线上任意连线的垂直平分线上任意位置都能满足