新大机械原理课件第8章 平面连杆机构及其设计

第八章平面连杆机构及其设计8.1连杆机构及其传动特点8.2平面四杆机构的类型和应用8

.3平面四杆机构的基本知识8

.4平面四杆机构的设计8.5多杆机构本章内容简介第八章平面连杆机构及其设计应用实例：内燃机、鹤式吊、火车轮、手动冲床、牛头刨床、椭圆仪、机械手爪、开窗户支撑、公共汽车开关门、折叠伞、折叠床、牙膏筒拔管机、单车制动操作机构等。定义：由低副（转动、移动）连接组成的平面机构。特征：有一作平面运动的构件，称为连杆。特点：采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损

形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。连杆曲线丰富。可满足不同要求。1.连杆机构及其传动特点第八章平面连杆机构及其设计缺点：构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。产生动载荷（惯性力），不适合高速。设计复杂，难以实现精确的轨迹。分类:平面连杆机构、空间连杆机构常以构件数命名：四杆机构、多杆机构。本章重点内容是介绍四杆机构。1.连杆机构及其传动特点第八章平面连杆机构及其设计1.平面四杆机构的基本型式基本型式－铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它演变得到名词解释：曲柄(crank)—作整周定轴回转的构件；连杆(coupler)—作平面运动的构件；摇杆(rocker)—作定轴摆动的构件；连架杆(sidelink)—与机架相联的构件；周转副(revelutepairofrevolvingmotion)—能作360˚相对回转的运动副；摆转副(revelutepairofswingmotion)—只能作有限角度摆动的运动副。（1）曲柄摇杆机构(crank-rockermechanism)特征：曲柄＋摇杆作用：将曲柄整周回转转变为摇杆往复摆动。如雷达天线。2.平面四杆机构的类型和应第八章平面连杆机构及其设计（2）双曲柄机构(double-crankmechanism)特征：两个曲柄作用：将等速回转转变为等速或变速回转。应用实例：如叶片泵、惯性筛等。2.平面四杆机构的类型和应ABC1243D雷达天线俯仰机构曲柄主动缝纫机踏板机构2143摇杆主动3124第八章平面连杆机构及其设计

2.平面四杆机构的类型和应旋转式叶片泵作者：潘存云教授ADCB123ABDC1234E6惯性筛机构31ADCB1234第八章平面连杆机构及其设计特例：平行四边形机构特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动实例：火车轮摄影平台播种机料斗机构天平2.平面四杆机构的类型和应ABCDAB=CDBC=ADB’C’ABDC耕地料斗DCAB第八章平面连杆机构及其设计平行四边形机构在共线位置出现运动不确定。采用两组机构错开排列。反平行四边形机构--车门开闭机构2.平面四杆机构的类型和应F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG火车轮反向第八章平面连杆机构及其设计（3）双摇杆机构特征：两个摇杆应用举例：铸造翻箱机构、风扇摇头机构特例：等腰梯形机构－汽车转向机构2.平面四杆机构的类型和应ABDCEB’C’ABDC风扇座蜗轮蜗杆电机ABDC第八章平面连杆机构及其设计2.平面四杆机构的演化型式(1)改变构件的形状和运动尺寸2.平面四杆机构的类型和应偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构双滑块机构

正弦机构s=lsinφ↓∞

→∞φl第八章平面连杆机构及其设计(2)改变运动副的尺寸(3)选不同的构件为机架2.平面四杆机构的类型和应偏心轮机构导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构314A2BC曲柄滑块机构314A2BC第八章平面连杆机构及其设计应用实例:2.平面四杆机构的类型和应小型刨床ABDCE123456牛头刨床ABDC1243C2C1第八章平面连杆机构及其设计(3)选不同的构件为机架2.平面四杆机构的类型和应自卸卡车举升机构应用实例A1C234Bφ导杆机构314A2BC曲柄滑块机构314A2BC摇块机构314A2BCACB1234第八章平面连杆机构及其设计实例：选择双滑块机构中的不同构件作为机架可得不同的机构(4)运动副元素的逆换将低副两运动副元素的包容关系进行逆换，不影响两构件之间的相对运动。2.平面四杆机构的类型和应椭圆仪机构1234正弦机构3214导杆机构4321摇块机构3214第八章平面连杆机构及其设计1.平面四杆机构有曲柄的条件平面四杆机构具有整转副→可能存在曲柄。设a<d,连架杆若能整周回转，必有两次与机架共线则由△B’C’D可得：a+d≤b+c则由△B”C”D可得：b≤(d–a)+c→

a+b≤c+dc≤(d–a)+b→a+c≤b+d将以上三式两两相加得：

a≤b,a≤c,a≤d

AB为最短杆若设a>d，同理有：

d≤a,d≤b,d≤cAD为最短杆3.平面四杆机构的基本知识abdcC’B’ADd-

a第八章平面连杆机构及其设计曲柄存在的条件：最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和称为杆长条件。连架杆或机架之一为最短杆。此时，铰链A为整转副。若取BC为机架，则结论相同，可知铰链B也是整转副。可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动副都是整转副。3.平面四杆机构的基本知识ABCDabcd第八章平面连杆机构及其设计当满足杆长条件时，说明存在整转副，当选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构。如：

3.平面四杆机构的基本知识曲柄摇杆1双曲柄双摇杆机构曲柄摇杆2第八章平面连杆机构及其设计2.急回运动(quick-returnmotion)与行程速比系数(coefficientoftravelspeedvariation)在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。此两处曲柄之间的夹角θ

称为极位夹角。当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置摆到C2D。所花时间为t1,平均速度为V1,那么有：3.平面四杆机构的基本知识ABCDθ180°＋θω曲柄摇杆机构第八章平面连杆机构及其设计当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C2D,置摆到C1D，所花时间为t2,平均速度为V2,那么有：

显然：