机械讲座之平面连杆机构课件

1、第五章 平面连杆机构机电工程系 林 瑾机 械 基 础 无锡商院机电系 2010年5月 平面连杆机构本章学习要求 明确平面连杆机构的概念及特点。明确铰链四杆机构的主要形式及其用途。掌握铰链四杆机构基本类型的判别方法。明确演化机构的主要形式及特点。掌握平面四杆机构的典型运动特性及传力特征。了解平面四杆机构的设计方法。无锡商院机电系 2010年5月 本章大纲 平面连杆机构的概念及特点铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构基本类型的判别铰链四杆机构的演化四杆机构的基本特征平面四杆机构的设计 平面连杆机构无锡商院机电系 2010年5月 1、连杆机构由若干刚性构件用低副（转动副、移动副）联接而成的机构称为连杆

2、机构。一 、 概 述无锡商院机电系 2010年5月 2、连杆机构可分为 空间连杆机构和平面连杆机构空间连杆机构平面连杆机构：所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。无锡商院机电系 2010年5月 3、铰链四杆机构平面四杆机构中的运动副都是转动副无锡商院机电系 2010年5月 铰链四杆机构机架:固定不动的构件连架杆:与机架相连的构件连杆:不与机架相连的构件摇杆:若连架杆可绕机架在小于一周的范围内作往复摆动，则称为摇杆曲柄:若连架杆可绕机架作整周转动，则称为曲柄机架连杆A1B2C3D4连架杆连架杆二、铰链四杆机构的基本形式及应用无锡商院机电系 2010年5月 1、曲柄摇杆机构铰链四杆机构

3、：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。雷达天线机构缝纫机踏板机构 无锡商院机电系 2010年5月 2、双曲柄机构振动筛机构机车车轮无锡商院机电系 2010年5月 双曲柄机构特例：正平行四边形机构、反平行四边形机构特点：二曲柄等速应用1应用2正平行四边形机构反平行四边形机构特点：二曲柄转向相反车门开闭机构无锡商院机电系 2010年5月 3、双摇杆机构铸造用大型造型机的翻箱机构 无锡商院机电系 2010年5月 1、曲柄存在的条件aabcbcd蓝色三角形成立红色三角形成立三、铰链四杆机构基本类型的判别无锡商院机电系 2010年5月 最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和最短杆是连架杆或机架a最

4、短最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和当最短杆为连架杆，则最短杆是曲柄当最短杆为机架，则两个连架杆均为曲柄。结论无锡商院机电系 2010年5月 2、铰链四杆机构基本类型的判别方法最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和时，取不同构件为机架，则得不同的机构： 若取最短构件为机架ab(两个连架杆均为曲柄)，则该机构为双曲柄机构。 若取最短构件为连杆dc(不存在曲柄)，则该机构为双摇杆机构。 若取最短构件为连架杆ad或bc(最短杆为曲柄)，则该机构为曲柄摇杆机构。acdb无锡商院机电系 2010年5月 最短杆与最长杆之和大于其它两杆长度之和时，机构中不存在曲柄，所以该机构为双摇杆机构。acd

5、b无锡商院机电系 2010年5月 请判断下列机构属于何类型？练一练3012010090答：曲柄摇杆机构1、70120150602、答：双摇杆机构无锡商院机电系 2010年5月 问题讨论：下列机构的曲柄存在条件a ba b+eaBbACa)aBbACeb)aBbACec)a b-ed)aCABb?想一想无锡商院机电系 2010年5月 1、曲柄滑块机构3Dr1B2C34AD铰链四杆机构曲线导轨曲柄滑块机构变3构件形状r e 01B24AC31B24AC3对心式曲柄滑块机构 偏置式曲柄滑块机构 1B2C4A四、铰链四杆机构的演化无锡商院机电系 2010年5月 2、摇块机构曲柄滑块机构2作机架3B2C

6、曲柄摇块机构 液压动作筒车箱举升机构A41A41B2C3无锡商院机电系 2010年5月 3、定块机构A41B2C3曲柄滑块机构3定块机构1BA21BA21BA2手动唧筒机构3作机架应用1B24AC3无锡商院机电系 2010年5月 4、导杆机构A41B2C3作机架 A41B2C3导杆机构举例：牛头刨床刨刀驱动机构曲柄滑块机构无锡商院机电系 2010年5月 1. 极位夹角ADabd：极位夹角动画演示：摇杆摆角五、四杆机构的基本特性当机构从动件处于两极限位置时，主动件曲柄在两相应位置AB和AB所夹的锐角，称为极位夹角。无锡商院机电系 2010年5月 2. 急回特性及行程速度变化系数时间：转角：运动：

7、从动件c的平均角速度：急回运动：当曲柄等速回转的情况下，通常把从动件往复运动速度快慢不同的运动称为急回运动。DabdccabA11 = C主动件a时间：转角：运动：从动件c无锡商院机电系 2010年5月 行程速比系数K 通常把从动件往复运动平均速度的比值(大于1)称为行程速比系数，用K表示。无锡商院机电系 2010年5月 分析：K=180+180-观察？=0，k=?，表示？k=1，无急回特性？0，k=?，表示？K1，有急回特性？，k如何变化，表示？k ，急回特性愈显著无锡商院机电系 2010年5月 判 断1.曲柄摇杆机构中，摇杆两极限位置的夹角称为极位夹角。（ ）2.平面连杆机构急回特性可以缩

8、短非生产时间，提高工作效率。3. 机构工作件的空回行程平均速度大于工作行程平均速度的特性称为急回特性。4. 曲柄摇杆机构中，以曲柄为主动件， 摇杆为从动件，一定具有急回特性。（ ）（ ）（ ）练一练无锡商院机电系 2010年5月 选 择1.有急回特性的平面连杆机构的行程速比系数k为多少？2.图示曲柄摇杆机构，该机构的行程速比系数k为多少？A）k=1 B）k1 C）k1 D）k1 C）k=0 D）k1BA练一练无锡商院机电系 2010年5月 计 算如图所示，=30，该机构的急回特性系数k为多少？C2B1BB2CC1AD12工作行程空回行程解：k=180+180-=180+30180-30=1.4

9、练一练无锡商院机电系 2010年5月 aBbACa)aBbACeb)aBbACec)d)aCABb0a+bC2b-aC1a+bC2b-aC1C2C2问题讨论：下列机构有无急回特性，若有，标出极位夹角。想一想无锡商院机电系 2010年5月 3、压力角和传动角压力角：力F的作用线与力作用点绝对速度V所夹的锐角称为压力角。传动角：压力角的余角称为传动角在其它条件不变的情况下压力角越大，作功W越大无锡商院机电系 2010年5月 所以压力角是机构传力性能的一个重要指标，它是力的利用率大小的衡量指标。压力角越小，传动角越大，机构传力性能越好。ABCDabcdFtFnF在图示铰链四杆机构中，设AB杆为原动件

10、，如不计各构件质量和运动副中的摩擦，连杆BC为二力杆件，它作用于从动件CD上的力F是沿BC方向的。Ft为有效分力，Fn为有害分力压力角越小，有效分力越大。无锡商院机电系 2010年5月 ABCDabcdFFtFn曲柄摇杆机构的压力角无锡商院机电系 2010年5月 ABCDabcdFFtFn对一般机械max 50o或 min 40o对大功率机械max 40o或 min 50o曲柄摇杆机构的压力角无锡商院机电系 2010年5月 maxminaBbACeb)aBbACa)Abb minmin问题讨论：标出下列机构在图示位置的压力角传动及最小传动角min.d)aCABb 00; 900.e)e) 00

11、; 900.想一想无锡商院机电系 2010年5月 4、机构的死点位置死点位置B2C24ABCD231=00=00B1C1 死点：机构运动时出现传动角 =00 的位置。BACB1C=00C2B2=00无锡商院机电系 2010年5月 曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点无死点存在DA无锡商院机电系 2010年5月 曲柄摇杆机构（摇杆为主动件）的死点AB与BC共线时或者机构有死点存在DA无锡商院机电系 2010年5月 曲柄滑块机构（曲柄为主动件）的死点e无死点存在无锡商院机电系 2010年5月 e曲柄滑块机构（滑块为主动件）的死点有死点存在无锡商院机电系 2010年5月 火车轮避免死点位置的危害加虚约

12、束的平行四边形机构无锡商院机电系 2010年5月 加虚约束的平行四边形机构避免死点位置的危害无锡商院机电系 2010年5月 飞机起落架机构=00折叠家具机构=00死点的利用无锡商院机电系 2010年5月 图解法:六、平面四杆机构的运动设计连杆机构的运动设计方法有图解法、 实验法和解析法三种。 简单易行几何概念清晰精确程度较低 无锡商院机电系 2010年5月 设已知连杆BC的长度lBC，及三个预定位置B1C1 、B2C2 、B3C3，试设计此铰链四杆机构。1)选取比例尺l，按预定位置画出B1C1 、 B2C2 、B3C32)活动铰链相对于固定铰链的运动轨迹为圆；3) 用三点定心法确定二固定铰链A

13、,D。B1B2B3C2C3C14) 计算待求杆长lAB=AB l m;lCD=CD l m;lAD=AD l m;DA1、按连杆的预定位置设计四杆机构无锡商院机电系 2010年5月 连杆尺寸确定后有唯一解； 二位置设计，无穷解，可添加其它条件， 如机构尺寸传动角大小有无曲柄等。 四个位置设计，BC不能任意选定。但总可以在连杆上找到一些点，其四个位置在同一圆上，涉及布尔梅斯特理论。五个位置设计，可能有解，可能无解。想一想问题讨论无锡商院机电系 2010年5月 工程要求： 要点： 思路：A, C1, C2三点所在圆和角之关系。900- 问题：A C1, AC2, AB, BC长度关系。AC1=BC

14、-ABAC2=BC+ABAB=(AC2-AC1)2根据条件，只有D, C1, C2确定，A点待定。如何确定A点?B1C11B2C24ABCD231oA2、按急回特性要求设计四杆机构（给定摇杆长，从动件行程）掌握极位夹角及其与K的关系设计满足给定的行程速比系数K的四杆机构无锡商院机电系 2010年5月 r=B2C2r=EF900- 按急回特性要求设计平面四杆机构 B2C2o已知：LCD, , K。曲柄摇杆机构其它三杆长度LAB, LBC, LAD。比例尺C1DAEFBC未知杆长lAB = AB ulmmlBC = BC ulmmlAD = AD ulmm 问题讨论 无其它条件，有无穷多解； 有其

15、它条件，如最小传动角要求时，要检验最小传动角。 无穷多解为简单解析计算提供了机会。 如确定A点一个特殊位置，用AC1C2求解。练一练无锡商院机电系 2010年5月 900- 已知：滑块行程H, 行程速比系数KC1C2c12o从动件受力点二极限位置C1C2与曲柄回转中心A所在之圆。作法同曲柄摇杆机构有偏距e要求时解数受限。练一练按急回特性要求设计曲柄滑块机构思路：无锡商院机电系 2010年5月 已知：机架长lAC, 行程速比系数KB1B2特点：CA练一练按急回特性要求设计导杆机构思路：无锡商院机电系 2010年5月 1、平面连杆机构的概念及特点 连杆机构平面连杆机构平面四杆机构铰链四杆机构总 结2、铰链四杆机构的基本类型 曲柄摇杆机构 双曲柄机构