汽车机械基础 课件06-07 平面连杆机构设计实验

平面连杆机构设计实验主

要

内容1按给定连杆的位置设计四杆机构2按给的行程速比系数设计四杆机构3按给两连架杆对应位置设计四杆机构机架曲柄摇杆连架杆连架杆连杆铰链四杆机构机架和连杆总是存在的一、按给定连杆的位置设计四杆机构平面四杆机构的设计

基本形式、应用基本特性设计四杆机构基础关键两类设计问题：1)位置设计━━按照给定从动件（连杆或连架杆）的位置设计四杆机构。如:铸造翻箱机构。2)轨迹设计━━按照给定点的轨迹设计四杆机构。如:鹤式起重机。要求连杆在两个位置垂直地面且相差180˚B’C’ABDC鹤式起重机要求连杆上E点的轨迹为一条水平直线QABCDEQ设计方法图解法解析法实验法基本原理ABCDBC图解设计问题——作图求解各铰链中心的位置问题。一、按给定连杆的位置设计四杆机构ABCD固定铰链A、D

：活动铰链B、C：

圆心

圆或圆弧各铰链间的运动关系：一、按给定连杆的位置设计四杆机构基本原理AD将铰链A、D分别选在B1B2，C1C2连线的垂直平分线上任意位置都能满足设计要求。有无穷多组解！B1C1B2C2A’D’一、按给定连杆的位置设计四杆机构1.给定连杆的两组位置如图所示的飞机起落架双摇杆机构中，已知连杆2的长度L2，要求在起飞后连杆存放在图示1位置，着陆时，连杆和摇杆在同一条直线上（处于死点位置），设计此四杆机构一、按给定连杆的位置设计四杆机构1.给定连杆的两组位置B2C2B1C1ABDCABCD一、按给定连杆的位置设计四杆机构1.给定连杆的两组位置B2C2DB1C1ABDCABCDAB2一、按给定连杆的位置设计四杆机构1.给定连杆的两组位置EFc12b12B1IC1AB2C2II设计实例：试设计铸造震实造型机翻转机构已知：连杆长度lBC，及两组位置B1、C1和B2、C2，试设计此机构。①B1、C1在同一个圆弧上，求作B1B2和C1C1中垂线②在中垂线上任选A、D两点，作为固定铰链中心③连接AB1和DC1，即为两连架杆长度此例有无穷多组解！

④选择合适的杆长lDE和lEF

可确定驱动机构DEF。DB2C2IIE1

1.给定连杆的两组位置一、按给定连杆的位置设计四杆机构一、按给定连杆的位置设计四杆机构1.给定连杆的两组位置

已知四杆机构的连杆经过三个预期位置序列B1C1、B2C2和B3C3。B1B2B3C1C2C3b12Ab23Dc12c23分别作B1B2和B2B3的中垂线，其交点即为固定铰链中心A；又分别作C1C2和C2C3的中垂线，其交点为固定铰链中心D。AB1C1D即为所求铰链四杆机构在第一位置时的机构图。实现BC三个位置的四杆机构是唯一的。当按比例作图时，由图上量得尺寸乘以比例尺后即得两连架杆和机架的长度。设计步骤：一、按给定连杆的位置设计四杆机构2.给定连杆的三组位置曲柄摇杆机构已知条件：摇杆长度l3、摆角

和行程速度变化系数K。要求参数：l1、l2和l4。C1

C2DA

l3B1B2l2l1l4设计分析：由l3和

可确定摇杆的两个极限位置，由K可求得

，设计问题归结为如何利用

确定A点位置——A点应在经过C1、C2且圆周角为

的圆上。二、按给的行程速比系数设计四杆机构设计步骤：(1)由给定的K求出极位夹角

：MN90

-

(2)选择长度比例尺

l，任选固定铰链中心D的位置，由摇杆长度l3和摆角

，作出摇杆两个极限位置C1D和C2D。(3)连接C1和C2，并作C1M

C1C2。(4)作

C1C2N

=90

-

，C2N与C1M交于P点，则C1PC2

=

。PC1

C2l3D曲柄摇杆机构二、按给的行程速比系数设计四杆机构C1

C2DNM

90

-

Pl3

(6)连AC1和AC2，则有：圆周角C1AC2

=

C1PC2

=

。因摇杆处于极限位置时曲柄与连杆共线，故：曲柄长度l1=(AC2

-

AC1)/2，连杆长度l2=(AC2+AC1)/2；由图直接量得AD=l4。因A点可在圆弧段C1P上任意选取，故有无穷多个解。B2B1EFA(5)作△PC1C2的外接圆

，在此圆周（弧C1C2和弧EF除外）上任取一点A作为固定铰链中心。曲柄摇杆机构二、按给的行程速比系数设计四杆机构设计步骤：C1

C2DNM

90

-

Pl3

作法：

以D为圆心、l4为半径画圆弧，与圆

的交点即为所求的固定铰链中心A，由此可求得唯一的曲柄长度l1和连杆长度l2。B2B1EFA若另加已知条件机架长度l4，则有唯一解。l4曲柄摇杆机构二、按给的行程速比系数设计四杆机构C2C1D45ºoAθB1B2θ曲柄摇杆机构二、按给的行程速比系数设计四杆机构B1摆动导杆机构已知条件：机架长度l4和行程速度变化系数K。要求参数：曲柄长度l1。设计分析：画出导杆的两个极限位置，标出

和导杆摆角

。由几何关系可知

=

。ACB2l1l4

设计步骤：(1)由给定的K求出极位夹角

：(2)解析法求l1：二、按给的行程速比系数设计四杆机构二、按给的行程速比系数设计四杆机构3.曲柄滑块机构314A2BC偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构E2θ2aeH已知K，滑块行程H，偏距e，设计此机构。①计算:θ＝180°(K-1)/(K+1);②作C1C2

＝H③作射线C1O

使∠C2C1O=90°－θ④以O为圆心，C1O为半径作圆。⑥以A为圆心，AC1为半径作弧交于E,得：作射线C2O使∠C1C2O=90°－θ

⑤作偏距线e，交圆弧于A，即为所求。C1C290°-θO90°-θAa=EC2/2b=AC2－EC2/2b3.曲柄滑块机构二、按给的行程速比系数设计四杆机构三、按给两连架杆对应位置设计四杆机构1.用解析法设计四杆机构

图示铰链四杆机构中，已知两连架杆AB和CD的三对对应位置

1、

1，

2、

2和

3、

3，要求确定各杆的长度l1、l2、l3和l4。现以解析法求解。两连架杆角位移的对应关系只与各杆的相对长度有关，所以在设计时，可根据具体情况，预选一个杆长，此处取l1=1。建立图示直角坐标系，取各杆在坐标轴上的投影，可得：ADl1l2l3l4BC

xy

三、按给两连架杆对应位置设计四杆机构消去

，可得两连架杆对应转角关系：令：1.用解析法设计四杆机构ADl1l2l3l4BC

xy

三、按给两连架杆对应位置设计四杆机构由方程组可解出未知量P0、P1和P2，回代下式：将已知的三对对应转角位置

1、

1，

2、

2和

3、

3，分别代入上式，得方程组：ADl1l2l3l4BC

xy

以上求出的杆长l1、l2、l3和l4可同时乘以大于零的任意比例常数，所得机构都能实现对应的转角关系。求出杆长l2、l3和l4。1.用解析法设计四杆机构

已知固定铰链点A、D，设计四杆机构，使得两个连架杆可以实现三组对应关系三、按给两连架杆对应位置设计四杆机构2.用刚化反转法设计四杆机构将两连架杆相对于机架的运动，转化为两连架杆的相对运动，把其中一个连架杆由原来相对于机架的运动转换为相对于另一个连架杆的运动。基本思路即将一个连架杆看作连杆，另一个连架杆看作机架；而把原来的机架和连杆视为两连架杆。(运动倒置法)转换原则

——各构件之间的相对运动关系不变

三、按给两连架杆对应位置设计四杆机构2.用刚化反转法设计四杆机构d三、按给两连架杆对应位置设计四杆机构2.用刚化反转法设计四杆机构刚化反转法

以CD杆为机架时看到的四杆机构ABCD的位置相当于把以AD为机架时观察到的ABCD的位置刚化，以D轴为中心转过图示角度得到的。低副可逆性；机构在某一瞬时，各构件相对位置固定不变，相当于一个刚体，其形状不会随着参考坐标系不同而改变。三、按给两连架杆对应位置设计四杆机构2.用刚化反转法设计四杆机构刚化反转法三、按给两连架杆对应位置设计四杆机构2.用刚化反转法设计四杆机构三、按给两连架杆对应位置设计四杆机构2.用刚化反转法设计四杆机构

已知固定铰链点A、D，设计四杆机构，使得两个连架杆可以实现三组对应关系三、按给两连架杆对应位置设计四杆机构2.用刚化反转法设计四杆机构第1步：选B点，以I位置为