机械设计基础 课件 第3章平面连杆机构

03平面连杆机构3平面连杆机构连杆机构—低副机构连杆机构—低副机构3平面连杆机构1.面接触，压强小，承受大载荷。2.通过改变各构件相对长度，可使从动件获得不同的运动规律。3.可实现各种不同的轨迹要求。1.运动链长，产生运动累积误差大,效率低；2.存在动载荷，不宜高速传动。缺点优点章节内容铰链四杆机构的设计32铰链四杆机构的传动特性铰链四杆机构的基本类型及其演化12第3章平面连杆机构学习目标知识目标1.了解平面连杆机构的特点及应用、铰链四杆机构的基本类型及应用；2.理解曲柄、摇杆、连杆、极限位置、极位夹角、急回特性、压力角、传动角、死点位置的概念，并能在机构中找到或画出；3.牢记曲柄存在条件和行程速度变化系数计算公式。能力目标1.能够判断四杆机构类型，并学会按类型反推杆长范围；2.能够根据实际情况，用图解法进行简单的连杆机构的设计。情感价值目标1.理解工作原理和设计原则，提高空间想象能力和逻辑思维能力；2.

通过对现有平面连杆机构的学习和分析，激发创新思维，鼓励设计新机构以解决实际问题。目标3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化3.1.1铰链四杆机构的基本类型平面四杆机构中的运动副都是转动副。概念：组成：构件1，3---连架杆构件2---

连杆构件4---机架1423铰链四杆机构曲柄：整周转动摇杆：一定角度范围内往复摆动3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化3.1.1铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构三种基本类型1.曲柄摇杆机构2.双曲柄机构3.双摇杆机构3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化1.曲柄摇杆机构雷达天线俯仰机构3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化1.曲柄摇杆机构缝纫机脚踏板机构3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化2.双曲柄机构惯性筛机构3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化2.双曲柄机构平行四边形机构平台升降机构3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化2.双曲柄机构反平行四边形机构车门开闭机构3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化2.双曲柄机构机车车轮联动机构3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化3.双摇杆机构鹤式起重机机构飞机起落架机构3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化3.1.2铰链四杆机构的演化1.曲柄滑块机构4123ADCBLcd→∞直线。C412AB3对心曲柄滑块机构偏心曲柄滑块机构3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化1.曲柄滑块机构4C12AB33.1铰链四杆机构的基本类型及其演化2.导杆机构412BA3C取构件1为机架:

当L1＞L2时，称为摆动导杆机构。当L1＜L2时，称为转动导杆机构。14C2AB33.1铰链四杆机构的基本类型及其演化摆动导杆机构转动导杆机构2.导杆机构3.摇块机构3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化取构件2为机架:称为摇块机构或翻斗车机构。B412A3C14C2AB33.摇块机构3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化取构件2为机架:称为摇块机构或翻斗车机构。B412A3C3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化4.定块机构B23C41A取构件3为机架:称为压水井机构或定块机构。14C2AB33.1铰链四杆机构的基本类型及其演化4.定块机构B23C41A取构件3为机架:称为压水井机构或定块机构。3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化5.偏心轮机构将B点转动副扩大

14C2AB34CA31B23.1铰链四杆机构的基本类型及其演化5.偏心轮机构将B点转动副扩大

4CA31B23.1铰链四杆机构的基本类型及其演化3.1.3铰链四杆机构曲柄存在的条件设四杆机构ABCD中各杆长分别为a、b、c、d。若a<d，且以d为机架△BCD始终存在→曲柄存在CDBAB1B2a+d≤c+b1位置2位置c≤(d-a)+bb≤(d-a)+c整理三式a≤b,a≤c,a≤d曲柄为最短杆C1C23.1铰链四杆机构的基本类型及其演化3.1.3铰链四杆机构曲柄存在的条件设四杆机构ABCD中各杆长分别为a、b、c、d。若d≤a，且以d为机架，同理可导出CDBAB1B2d≤a,d≤b,d≤c机架为最短杆C1C23.1铰链四杆机构的基本类型及其演化3.1.3铰链四杆机构曲柄存在的条件1.最短杆加最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；2.连架杆和机架中必有一杆是最短杆。

最短杆加最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和----杆长条件

曲柄存在的条件3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化3.1.3铰链四杆机构曲柄存在的条件满足杆长条件,3.固定最短杆对边：得双摇杆机构。固定任何杆件均得双摇杆机构。1.固定最短杆邻边：得曲柄摇杆机构;2.固定最短杆：得双曲柄机构;推论不满足杆长条件，CDBA3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化【例1】判断下图四杆机构的类型。a=40d=100c=80b=70解:a+d=40+100=140b+c=70+80=150此机构为曲柄摇杆机构。a+d<b+c3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化【例2】已知：机构尺寸如图，AD为机架。若此机构分别为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构时，

lAB取值范围如何？解:a=xd=60c=90b=100ADBC(1)曲柄摇杆机构，曲柄应为最短杆，最短杆的邻边为机架。lAB+lBC≤lCD

+lAD

0≤lAB≤50mm

3.1铰链四杆机构的基本类型及其演化(2)双曲柄机构，AD应为最短杆。lAB

居中，则lAD+lBC≤lAB+lCD

lAB≥70mm

lAB

最长，则lAD+lAB≤lBC+lCD

lAB≤130mm70≤lAB≤130mm

(3)双摇杆机构，若满足杆长条件，应取最短杆对边作机架，显然题义不符合要求。按最短杆+最长杆＞其余两杆之和，无论哪个构件作机架都为双摇杆机构。lAB最短，则

lAB+lBC＞lCD+lAD

lAB＞50mmlAB居中，则

lAD+lBC＞lCD+lAB

lAB＜70mmlAB最长，则

lAB+lAD＞lCD+lBC

lAB＞130mm50＜lAB＜70mm

或130＜lAB≤250mm3.2铰链四杆机构的传动特性3.2.1急回特性DABCC1C2B2B1yq1.极位:摇杆处在左，右两极端位置时，对应整个机构所处的位置，即AB1(2)C1(2)D。2.极位夹角：机构处在极位时对应曲柄两位置之间所夹角度的补角，用q表示。y

为摇杆在两极限位置的摆角。3.2铰链四杆机构的传动特性3.2.1急回特性3.曲柄运动:匀速转动4.摇杆运动:变速摆动AB1→AB2，j1=180o+q，t1

t1＞t2AB2→AB1，j2=180o-q，t2DABCC1C2B2B1yqCD1→CD2，yv1=C1C2/

t1CD2→CD1，

v2=C1C2/

t2

v1<v23.2铰链四杆机构的传动特性3.2.1急回特性K----行程速度变化系数K>1有急回运动；K

q急回运动显著。3.2铰链四杆机构的传动特性3.2.1急回特性e≠0q≠0,K>1有急回具有急回运动机构qq=y≠0,K>1有急回y3.2铰链四杆机构的传动特性3.2.2压力角和传动角BDCAFvCFn

Ft

Ft↑

a↓

传力性能好amax≤[a]忽略各构件的质量和运动副的摩擦，运动输出件上所受驱动力的方向与该点绝对速度方向所夹锐角，用a

表示。压力角：传动角：在实际机构中，用a

的余角g来判断传力性能更直观，

g为传动角。3.2铰链四杆机构的传动特性3.2.2压力角和传动角一般：gmin≥[g]=40°传递大扭矩时：gmin≥50°当∠BCD

＞90o时，g=180o-∠BCD

∴最小传动角出现在两位置之一。当∠BCD＜90o时，g=∠BCDABCDabcdC1C2B1B2gmin位置g3.2铰链四杆机构的传动特性3.2.3死点位置ABCDabcdB1B2C1C2Fvw死点位置:在有往复运动构件的机构中，当作往复运动的构件为主动件时，从动件与连杆共线的位置。特点:g=0o；a=90o，从动件不动。3.2铰链四杆机构的传动特性如何使机构顺利通过死点位置？

利用飞轮惯性

机构错位排列3.2铰链四杆机构的传动特性飞机起落架夹具利用死点位置3.3平面四杆机构的设计设计的基本问题1.预定的运动规律要求2.预定的运动轨迹要求设计方法：图解法，解析法，实验法。图解法急回特性、对应位置3.3平面四杆机构的设计3.3.1按给定的行程速度变化系数K设计四杆机构【例3】已知:K,摇杆长度lCD,摆角y。求:满足条件的曲柄摇杆机构。ADC1C2B1B2abcdyq分析已知机构∵AC1=b-aAC2=a+b∴a=(AC2-AC1)/2∵∠C1AC2=q对应定直线C1C2

；∴

点A在过点C1、C2且以q为

圆周角的圆上。如何找到A点？3.3平面四杆机构的设计3.3.1按给定的行程速度变化系数K设计四杆机构作图如下:MPNAEB2B1DC1C2yq由于A点任取,有无穷多组解。3.3平面四杆机构的设计3.3.1按给定的行程速度变化系数K设计四杆机构【例4】已知:K,滑块行程H，偏距e。求:满足条件的曲柄滑块机构。HC1C2eM90°-qPNAEB2B1有一组解q作图如下:3.3平面四杆机构的设计3.3.1按给定的行程速度变化系数K设计四杆机构【例5】已知:K,及机架长度lAC。求:满足条件的摆动导杆机构。ACB摆动导杆机构yy=qlAB=AB·ml3.3平面四杆机构的设计3.3.2按给定的连杆位置设计四杆机构【例6】已知：连杆的两位置B1C1和B2C2，设计满足该两位置的四杆机构。B1B