机械原理第三章

机械原理第三章第1页，课件共38页，创作于2023年2月§3.4

刚体导引机构的设计铰链四杆机构§3.4刚体导引机构的设计一、几何法设计刚体导引机构的基本原理二、实现连杆两位置的平面四杆机构设计三、实现连杆三位置的平面四杆机构设计第2页，课件共38页，创作于2023年2月1.

转动极和半角一、几何法设计刚体导引机构的基本原理一、几何法设计刚体导引机构的基本原理2.等视角定理第3页，课件共38页，创作于2023年2月P12B1C1B2C2nB12nC12mB12刚体在平面中的位置可以用刚体上任何两点所连直线的位置来表示。1.

转动极和半角1.转动极和半角转动极P12（极点）：

刚体由位置B1C1绕P12转过角

12到达位置B2C2，点P12称为转动极。半角：线B1P12与nB12之间的夹角

12/2，称为半角。P12B1C1≌△P12B2C2第4页，课件共38页，创作于2023年2月ADB1C1nB12P12nC12B2C22.等视角定理视角概念：从P12至构件两铰链中心所作二射线（B1P12，C1P12）之间的夹角。2.等视角定理第5页，课件共38页，创作于2023年2月ADB1C1nB12P12nC12B2C22.等视角定理等视角定理：转动极对四杆机构中形成对边的铰链中心的视角分别相等或为互补第6页，课件共38页，创作于2023年2月

已知连杆BC的两个位置B1C1和B2C2，试设计此铰链四杆机构。1.点B、C是连杆的铰链中心二、实现连杆两位置的平面四杆机构设计二、实现连杆两位置的平面四杆机构设计2.点B、C不是连杆的铰链中心第7页，课件共38页，创作于2023年2月AB1C1DB2C2nBnC已知连杆BC的两个位置B1C1和B2C2，点B、C是连杆的铰链中心，试设计此铰链四杆机构。显然此问题有无穷多个解1.点B、C是连杆的铰链中心1.点B、C是连杆的铰链中心第8页，课件共38页，创作于2023年2月B1C1C2B2nBnCm1n1m2n2E1F1P12AD2.点B、C不是连杆的铰链中心2.点B、C不是连杆的铰链中心此问题有无穷多个解第9页，课件共38页，创作于2023年2月1.点B、C是连杆的铰链中心三、实现连杆三位置的平面四杆机构设计三、实现连杆三位置的平面四杆机构设计2.点B、C不是连杆的铰链中心第10页，课件共38页，创作于2023年2月B2C2ADC3B3B1C1nB12nC12nB23nC23AB1C1D是所求机构此问题的解是唯一的1.点B、C是连杆的铰链中心1.点B、C是连杆的铰链中心第11页，课件共38页，创作于2023年2月C1B2B1C2B3C3P12P13m12n12m13n13m'12n'12m'13n'13E1F1ADnB12nC12nB13nC13有无穷多解实现连杆的三个给定位置的四杆机构动画2.点B、C不是连杆的铰链中心2.点B、C不是连杆的铰链中心第12页，课件共38页，创作于2023年2月§3.5

函数生成机构的设计§3.5函数生成机构的设计一、机构的刚化反转法及相对转动极点二、实现两连架杆两组对应位置的铰链四杆机构的设计四、实现连架杆两对应位置的曲柄滑块机构的设计三、实现两连架杆三组对应位置的铰链四杆机构的设计第13页，课件共38页，创作于2023年2月

12

12AB1B2C1C2D一、机构的刚化反转法及相对转动极点一、机构的刚化反转法及相对转动极点第14页，课件共38页，创作于2023年2月B1ADC1R12B’2C’2D’B2C2-

12

相对转动极点R12（极点）：以A、D为顶点，按角位移的相反方向，从AD线起，分别作

12/2、

12/2的角度线AR12与DR12,其交点为相对转动极点R12一、机构的刚化反转法及相对转动极点第15页，课件共38页，创作于2023年2月已知：机架长度d，输入角

12输出角12（均为顺时针方向）B1C1ADLBLCR12AB1C1DC2B2二、实现两连架杆两组对应位置的铰链四杆机构的设计二、实现两连架杆两组对应位置的铰链四杆机构的设计第16页，课件共38页，创作于2023年2月AB1C1DdB2C2B3C3已知：机架长度d，输入角

12、13和输出角

12、13（均为顺时针方向）三、实现两连架杆三组对应位置的铰链四杆机构的设计三、实现两连架杆三组对应位置的铰链四杆机构的设计第17页，课件共38页，创作于2023年2月AD

12/2

12/2R12LBLC

13/2

13/2R13LB’LC’B1C1用刚化反转的方法动画三、实现两连架杆三组对应位置的铰链四杆机构的设计已知：机架长度d，输入角

12、13和输出角

12、13（均为顺时针方向）第18页，课件共38页，创作于2023年2月四、实现连架杆两对应位置的曲柄滑块机构的设计已知：曲柄滑块机构偏距e在固定铰链A之上方，曲柄顺时针转动

12，滑块在A点右侧向右水平移动距离s12，试设计此曲柄滑块机构。AB1B2

12C2es12C1L1L2eAY

12/2Es12R12LC

12/2B1C1LB四、实现连架杆两对应位置的曲柄滑块机构的设计第19页，课件共38页，创作于2023年2月§3.6急回机构的设计§3.6

急回机构的设计一、几何法二、解析法第20页，课件共38页，创作于2023年2月已知条件：曲柄摇杆机构中CD的长度c和摆角

，以及行程速比系数K，要求设计该四杆机构。B2

C2AB1C1DP

问题分析：解决问题的关键是确定曲柄固定转动中心A的位置。一、几何法一、几何法第21页，课件共38页，创作于2023年2月1、计算2、选

L,任取固定铰链中心D，根据长度LCD及摆角，作摇杆的两个极限位置C1D、C2D；3、当<90°，作C1C2O=

C2C1O=90°－，得C1O和C2O的交点O，以O为圆心，C1O为半径，作辅助圆。4、固定铰链A应位于圆弧C1NF或C2ME上。AB2B1

EFMN

C2C1D90-O可考虑其它辅助条件选定，如：机架A，D间的距离；

C2处的传动角γ几何法求解步骤：一、几何法90-90-2ONMAB2B1

C2C1DFE第22页，课件共38页，创作于2023年2月

A点选在E或F点时，γ＝0°

A点选在EF弧的中点时，曲柄长度为0。故EF弧及附近这段为A点的禁区。AB2B1

EFMN

C2C1D90-O一、几何法90-90-2ONMA

C2C1DFE5、A点位置选定后，

连AC1及AC2注意：B2B1

第23页，课件共38页，创作于2023年2月已知c,ψ,θ(或K),γmin时,可解上述方程组求a,b,d,ψ0二、解析法二、解析法第24页，课件共38页，创作于2023年2月例题1：偏置曲柄滑块机构已知：滑块的行程H，行程速比系数K，偏距e试用几何法设计该偏置曲柄滑块机构。AOabeMH90°－θθBC11BC22第25页，课件共38页，创作于2023年2月AOabeMH90°－θθBC11BC22例题1：偏置曲柄滑块机构余弦定理正弦定理:

C1AC2中

:第26页，课件共38页，创作于2023年2月

sin(

AC2C1)=(b-a)sin

/H直角三角形AMC2中,sin(

AC2C1)=e/(b+a)

因此,

e=(b+a)*sin(

AC2C1)=(b2-a2)sin/H

AOabeMH90°－θθBC11BC22例题1：偏置曲柄滑块机构第27页，课件共38页，创作于2023年2月AOabeMH90°－θθBC11BC22例题1：偏置曲柄滑块机构如果已知K

(由K可求出

)及四个参数(H、e、banda)中的任何两个，则其它两个参数可以联立以下两个方程求出:第28页，课件共38页，创作于2023年2月

=

max已知LAC

和K试设计该摆动导杆机构。例题2：摆动导杆机构例题2：摆动导杆机构在直角△ABC中:第29页，课件共38页，创作于2023年2月§3.7

轨迹机构的设计

§3.7轨迹机构的设计一、解析法二、应用连杆曲线图谱法第30页，课件共38页，创作于2023年2月平面铰链四杆轨迹机构OxyB1BiCiC1P1PiAD目的：找出给定轨迹上P点的坐标P(x,y)与机构尺寸之间的函数关系。一、解析法一、解析法第31页，课件共38页，创作于2023年2月xyABiCiPi

一、解析法曲柄滑块轨迹机构第32页，课件共38页，创作于2023年2月曲柄摇杆机构的连杆曲线图谱大约包含7300个连杆曲线。二、应用连杆曲线图谱法二、应用连杆曲线图谱法第33页，课件共38页，创作于2023年2月连杆曲线上的小圆表示轨迹点在连杆上的相对位置。连杆曲线上的每一虚线表示主动曲柄转动5

二、应用连杆曲线图谱法第34页，课件共38页，创作于2023年2月

连杆曲线段E1EE2

近似为圆弧。构件EF的长度等于该圆弧的半径。

当连杆上的点E通过点E1、E

and

E3时，输出构件GF停歇。ABCDEFG12EE二、应用连杆曲线图谱法第35页，课件共38页，创作于2023年2月固定铰链点G位于连杆曲线两直线段延伸线的交点。

输出构件GF在两极限位置短暂停歇。EFG摆杆双侧停歇：二、应用连杆曲线图谱法第36页，课件共38页，创作于2023年2月

利用有直线段的8字形连杆曲线可实现连杆机构的中间停歇。

EFG中间停歇：二、应用连杆曲线图谱法第37页，课件共38页，创作于2023年2月按给定点的运动轨