机械设计基础与项目实践 课件 模块2 平面连杆机构的设计

按急回特性计算机构的极位夹角图解法设计机构分析机构的传力性能工作任务学习目标掌握机构的急回运动特性掌握行程速比系数及极位夹角的概念及关系掌握图解法设计机构的方法掌握压力角和传动角的概念及机构传力性能的分析。第二模块

平面连杆机构的设计2.0预备知识2.0.1铰链四杆机构2.0.2有一个移动副的四杆机构2.0.3有两个移动副的四杆机构平面连杆机构平面四杆机构铰链四杆机构有一个移动副的四杆机构有二个移动副的四杆机构1.铰链四杆机构的分类和应用实例4—机架1、3—连架杆2—连杆曲柄摇杆2.0.1铰链四杆机构按连架杆的运动，有三种基本型式曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构搅拌机雷达曲柄摇杆机构应用实例：搅拌机雷达天线俯仰机构1.曲柄摇杆机构含义：1-曲柄、2-连杆、3-摇杆、4-机架含义：两连架杆AB、CD均为曲柄(1)一般双曲柄机构：AB≠CD应用实例：惯性筛2.双曲柄机构:1-主动曲柄：作等速回转2-连杆： 作平动3-从动曲柄：作同向同速回转(2)特例：平行四边形机构BC=AD、AB=CD应用实例：机车车轮联动机构

车门启闭机构反向平行四边形3.双摇杆机构（1）一般的双摇杆机构含义：1-主动摇杆3-从动摇杆两摇杆摆角不等（2）特例：等腰梯形机构:汽车转弯

应用实例：鹤式起重机起重机构汽车前轮转向机构铰链四杆机构基本类型的判别方法机架的选择杆长和条件与两个因素有关2.0.2有一个移动副的四杆机构2.0.3有两个移动副的四杆机构2.1任务1——按急回特性计算机构的极位夹角2.1.1急回特性的概念及作用2.1.2急回特性的指标——行程速比系数2.1.3计算冲床执行机构中冲压机构的极位夹角当主动曲柄等速转动时，从动导杆往复摆动的速度不同，工作行程速度慢，空回行程速度快，我们把机构的这种运动特性称为急回特性。2.1.1急回特性的概念及作用两个角度：极位夹角摆角机构的急回特性，可以用来节省空回行程的时间，以节省动力，提高劳动生产率。如在牛头刨床中采用摆动导杆机构就有这种目的。为了表明急回运动的相对程度，通常用行程速比系数K来表示。2.1.2急回特性的指标——行程速比系数由以上分析可知：1）当极位夹角

时，K＞1，机构具有急回特性；极位夹角

越大，K值越大，急回特性也越明显。2）当极位夹角

时，

K=1，机构无急回特性。急回运动会影响机构运动的平稳性，因此在设计时，应根据其工作要求，恰当地选择K值，在一般机械中

。设计步骤如下：根据任务书的要求：冲床的执行机构的行程速度变化系数要求为：

2.1.3计算冲床执行机构中冲压机构的极位夹角2.2任务2——图解法设计机构2.2.1图解法设计机构的依据2.2.2按给定的行程速比系数设计机构的步骤2.2.3图解法设计冲床执行机构中的冲压机构2.2.1图解法设计机构的依据图解法设计就是通过作图的方法设计出构件的尺寸，设计依据是机构在运动过程中各个构件之间的相对位置关系。2.2.2按给定的行程速比系数设计机构的步骤已知摆动导杆机构的机架长度

和行程速比系数

（极位夹角

），试设计该机构。2.2.3图解法设计冲床执行机构中的冲压机构设计步骤如下：2.3任务3——分析机构的传力性能2.3.1机构传力性能指标——压力角和传动角2.3.2机构的死点位置2.3.3分析冲床执行机构中冲压机构的传力性能2.3.1机构传力性能指标——压力角和传动角作用在从动件CD上受力点C的力F与该点速度

之间所夹的锐角称为压力角，用

表示。压力角的余角称为传动角，用

表示。压力角和传动角是反映机构传力性能好坏的重要参数。

机构在运动中，压力角和传动角的大小随机构的不同位置而变化，显然，压力角越小，传动角越大，对机构的传动越有利。2.3.2机构的死点位置在平面连杆机构中，当压力角

=90

时，不论驱动力多大，都不能使机构起动。这个位置称为机构的死点位置。

它会使机构在传动中出现卡死或运动方向不确定等现象。为了使机构能顺利通过死点位置，可采用下列两种措施：（1）增加惯性力：缝纫机踏板机构采用曲柄摇杆机构，工作中利用皮带轮的惯性使机构顺利通过死点位置。（2）机构错位排列：通过将机构错位排列的办法，使各个机构的死点位置不在同一个位置出现。工程上也有利用死点来实现一定的工作要求的。2.3.3分析冲床执行机构中冲压机构的传力性能用图解法分析冲压机构传力性能，主要包括下列三个方面：（1）执行构件（上模）的工作段长度

=80mm；（2）工作段应为等速工作进给；（3）工作段的传动角应该大于等于许用传动角

=40

。设计步骤如下：2.5知识拓展2.5.1曲柄摇杆机构的急回特性及其设计2.5.2偏置曲柄滑块机构的急回特性及其设计2.5.1曲柄摇杆机构的急回特性及其设计曲柄摇杆机构，如图所示。其曲柄AB在转动一周的过程中，有两次与连杆BC共线。1.曲柄摇杆机构的急回特性显然，空回行程速度快，表明摇杆具有急回运动的特性。当曲柄由位置AB1顺时针转到位置AB2时，曲柄转角

1=180+

，这时摇杆由极限位置C1D摆到极限位置C2D，摇杆摆角为

，为工作行程；而当曲柄顺时针再转过角度

2=180-

时，摇杆由位置C2D摆回到位置C1D，其摆角仍然是

，为空回行程。2.按行程速比系数设计曲柄摇杆机构设已知摇杆长度

、摆角

和行程速比系数

，设计曲柄摇杆机构。2.5.2偏置曲柄滑块机构的急回特性及其设计如图所示为一偏置曲柄滑块机构，其曲柄AB在转动一周的过程中，有两