机械原理平面连杆机构及其设计

机械原理平面连杆机构及其设计第1页，课件共62页，创作于2023年2月§8-1连杆机构及其传动特点

1.连杆机构

连杆机构共同的特点是，原动件都要通过不与机架相连的中间构件才能传动从动件，这个不与机架相连的中间构件称为连杆，而把具有连杆的这些机构统称为连杆机构。第2页，课件共62页，创作于2023年2月2．传动特点

(1)主要优点：

1)连杆机构中的运动副一般均为低副(也称低副机构),可承受较大的载荷，几何形状简单，便于加工制造。2)从动件可以实现不同的运动规律；3)在连杆机构中，连杆上不同点的轨迹称为连杆曲线。当改变连杆相对长度时，可得到不同形状的曲线。(2)主要缺点：1)一般具有较长的运动链，所以累积误差较大；2)连杆及滑块的质心作变速运动，它们所产生的惯性力难以平衡，增加了机构的动载荷，因此不宜用于高速。第3页，课件共62页，创作于2023年2月3．连杆机构的分类

(1)根据连杆机构中各构件间相对运动范围分：平面连杆机构空间连杆机构(2)根据连杆机构所含构件数分：四杆机构六杆机构多杆机构第4页，课件共62页，创作于2023年2月§8-2平面连杆机构的类型和应用

1.平面四杆机构的基本类型——铰链四杆机构

铰链四杆机构的组成：机架4连架杆1、3连杆2曲柄：连架杆中，能作整周回转者。摇杆：连架杆中，只能在一定范围内摆动者。所有的运动副都是转动副(周转副和摆动副)第5页，课件共62页，创作于2023年2月1.1曲柄摇杆机构第6页，课件共62页，创作于2023年2月第7页，课件共62页，创作于2023年2月1.2双曲柄机构第8页，课件共62页，创作于2023年2月

当两曲柄相互平行且长度相等时，双曲柄机构成为平行四边形机构。第9页，课件共62页，创作于2023年2月第10页，课件共62页，创作于2023年2月平行四边形机构的运动不确定现象：运动不确定现象的消除：错开一定角度再安装一组平行四边形机构。第11页，课件共62页，创作于2023年2月逆平行(或反平行)四边形机构车门开闭机构第12页，课件共62页，创作于2023年2月1.3双摇杆机构第13页，课件共62页，创作于2023年2月

第14页，课件共62页，创作于2023年2月两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯形机构。第15页，课件共62页，创作于2023年2月2．铰链四杆机构的演化形式

2.1改变构件的形状和运动尺寸1、曲柄滑块机构:对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构第16页，课件共62页，创作于2023年2月第17页，课件共62页，创作于2023年2月2、双滑块机构第18页，课件共62页，创作于2023年2月十字滑块联轴器椭圆仪第19页，课件共62页，创作于2023年2月2.2改变运动副尺寸——偏心轮机构第20页，课件共62页，创作于2023年2月2.3选不同构件为机架(称为机构的倒置)

第21页，课件共62页，创作于2023年2月第22页，课件共62页，创作于2023年2月第23页，课件共62页，创作于2023年2月2.4运动副元素的逆换(包容关系逆换)第24页，课件共62页，创作于2023年2月§8-3有关平面连杆机构的一些基本知识

1．平面四杆机构有曲柄的条件在△B´C´D中a+d≤b+c在△B″C″D中b≤(d－a)+c即a+b≤d+c

c≤(d－a)+b即a+c≤d+b

将上三式两两相加，得a≤b、a≤c、a≤d

所以，AB为最短杆，且a与任意一杆长度之和都小于其他两杆长度之和。设a、b、c、d为各杆长度。且设a<d，A为周转副。第25页，课件共62页，创作于2023年2月转动副A为周转副的条件是：1、最短杆+最长杆长度≤其余两杆长度之和，此条件为杆长条件；2、组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。四杆机构有曲柄的条件为：1、各杆的长度应满足杆长条件；2、最短杆为连架杆或机架。第26页，课件共62页，创作于2023年2月铰链四杆机构三种基本形式的判别依据：

(1)当铰链四杆机构满足杆长条件时，若1)最短杆为连架杆时——曲柄摇杆机构;2)最短杆为机架时——双曲柄机构;3)最短杆为连杆时——双摇杆机构。(2)当铰链四杆机构不满足杆长条件时——双摇杆机构第27页，课件共62页，创作于2023年2月2．平面四杆机构的急回运动和行程速比系数

2.1名词解释极位夹角——当机构在两极限位置时，原动件AB所处两

个位置之间所夹的锐角，用θ表示。极限位置——C1D和C2D

摆角——两极限位置所

夹的锐角，用

φ表示。第28页，课件共62页，创作于2023年2月2.2急回运动当曲柄以等角速度ω1顺时针旋转时摇杆的这种运动性质称为急回运动。c）设两过程的平均速度分别为v1、v2，则

∴v2＞v1

第29页，课件共62页，创作于2023年2月2.3行程速比系数——用来表明急回运动的急回程度，用K表示。第30页，课件共62页，创作于2023年2月例题分析1、对心曲柄滑块机构∴K=1(滑块在正反行程中平均速度相等)故，没有急回运动第31页，课件共62页，创作于2023年2月例题分析2、偏置曲柄滑块机构故，有急回运动第32页，课件共62页，创作于2023年2月例题分析3、导杆机构所以，有急回运动第33页，课件共62页，创作于2023年2月3．四杆机构的传动角与死点3.1压力角与传动角1、压力角——作用于C点的力与C点的速度方向之间所夹的锐角，用α表示。2、传动角——压力角的余角，用γ表示。γ=90°－α

通常取γmin≥40°，力矩较大时，要求γmin≥50°。

Pt=Pcosα

Pn=Psinα

第34页，课件共62页，创作于2023年2月第35页，课件共62页，创作于2023年2月连接BD，得3、最小传动角的位置第36页，课件共62页，创作于2023年2月3.2死点

注意：机构有无死点与原动件选取有关。

若α=90º、γ=0°，则机构处于死点位置。第37页，课件共62页，创作于2023年2月例题分析第38页，课件共62页，创作于2023年2月通过死点的措施：1)使各组机构的死点相互错开排列；2)采用安装飞轮，借惯性作用闯过死点。利用死点的机构，如：飞机起落架；工件夹紧机构等。第39页，课件共62页，创作于2023年2月4．铰链四杆机构的运动连续性包括：错位不连续错序不连续——连杆机构在运动过程中能否连续实现给定的各个位置的问题。第40页，课件共62页，创作于2023年2月§8-4平面四杆机构的设计1.连杆机构设计的基本问题按给定运动要求选定机构，并确定其各构件的尺度参数。1.1设计要求(1)满足预定的运动规律要求第41页，课件共62页，创作于2023年2月(2)满足预定的连杆位置要求第42页，课件共62页，创作于2023年2月1.2设计方法：解析法图解法实验法(3)满足预定的运动轨迹第43页，课件共62页，创作于2023年2月2.用作图法设计四杆机构

(1)按连杆预定位置设计四杆机构已知：连杆上两活动铰链的中心B、C及其在运动过程中的两个位置B1C1、B2C2。求：设计此四杆机构。1)已知活动铰链中心的位置第44页，课件共62页，创作于2023年2月B1C1B2C2b12c12AD

l无穷多解第45页，课件共62页，创作于2023年2月已知：连杆上两活动铰链的中心B、C及其在运动过程中的三个位置B1C1、B2C2、B3C3。求：设计此四杆机构。第46页，课件共62页，创作于2023年2月B1C1B2B3C2C3ADb12b23c23c12唯一解第47页，课件共62页，创作于2023年2月第48页，课件共62页，创作于2023年2月AD2)已知固定铰链中心的位置(即已知LAD)第49页，课件共62页，创作于2023年2月AB1C1DB2C2

12

12A´D´E2F2E1F1第50页，课件共62页，创作于2023年2月E1F1E2E3F2F3A´D´A"D"AB1C1D已知：两固定铰链的中心A、D，及在运动过程中连杆上的标线EF分别占据的三个位置E1F1、E2F2、E3F3。求：设计此四杆机构。唯一解第51页，课件共62页，创作于2023年2月(2)按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构第52页，课件共62页，创作于2023年2月第53页，课件共62页，创作于2023年2月按两连架杆三个对应位置设计四杆机构已知：机架长度LAD=d、两连架杆对应转角

12、

12，

13、

13

。求：设计此四杆机构第54页，课件共62页，创作于2023年2月ADB1B2´-12

12B3´C1

13-13d

12

13123

12

13123B2B3无穷多解第55页，课件共62页，创作于2023年2月ADB1B221B2´-12

12

12B3´C13

13

13-13B3已知：机架长度LAD、一连架杆长度LAB及其起始位置、两连架杆对应转角

12、

12，

13、

13

。1、2、3为CD杆上标线占据的三个位置。求：设计此四杆机构唯一解第56页，课件共62页，创作于2023年2月(3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构1)曲柄摇杆机构已知：K、LCD、φ、辅助条件。求：设计此曲柄摇杆机构第57页，课件共62页，创作于2023年2月

设曲柄长度为a，连杆长度为b，则:C1C2DAB1B2O

2

GF注意：A点可取在圆上除了弧FG以外任何点。因此，该题有无穷多解。90º-第58页，课