北京交通大学机械原理第6讲.ppt

1、第四章 平面连杆机构及其设计,连杆机构及其特点 平面连杆机构的类型及应用,平面连杆机构的基本知识 1. 平面四杆机构有曲柄的条件 2. 急回运动和行程速比系数 3. 四杆机构得传动角和死点 4. 铰链四杆机构得运动连续性 平面四杆机构的设计,本章教学内容,本讲内容,本讲重点： 铰链四杆机构的演化 曲柄存在条件,本章教学目标,第四章 平面连杆机构及其设计,了解平面连杆机构的组成及其主要优缺点; 了解平面连杆机构的基本形式及其演化和应用； 明确四杆机构曲柄存在条件和机构急回运动及行程速比系数等概念； 对传动角、死点、运动连续性等有明确的概念； 了解平面四杆机构设计的基本问题，掌握根据具体设计条件和

2、实际需要设计平面四杆机构的方法。,本讲教学目标,4-1 连杆机构及其传动特点,一、何谓连杆机构 连杆机构由若干个构件通过低副连接而组成，又称为低副机构。,共同特点： 原动件的运动经过不与机架直接相连的中间构件传递到从动件上。 中间构件称为连杆。,连杆机构根据各构件间的相对运动是平面还是空间运动分为,空间连杆机构 平面连杆机构,构件多呈杆状简称为杆,根据杆数命名：,四杆机构,六杆机构,四杆机构应用非常广泛，且是多杆机构的基础,着重讨论,优点： 连杆机构为低副机构，运动副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击； 运动副元素的几何形状多为平面或圆柱面，便于加工制造； 在原动件运动规律不变情况下，通过改

3、变各构件的相对长度可以使从动件得到不同的运动规律； 可以连杆曲线可以满足不同运动轨迹的设计要求； 缺点： 由于运动积累误差较大，因而影响传动精度； 由于惯性力不好平衡而不适于高速传动； 设计方法比较复杂。,二、连杆机构的特点,4-2 平面四杆机构的类型及应用,一、平面四杆机构的基本型式,基本型式铰链四杆机构,连架杆,连架杆,连杆,曲柄：能作整周回转的连架杆。 摇杆：只能在一定范围内摇动的连架杆； 周转副：组成转动副的两构件能整周相对转动； 摆转副：不能作整周相对转动的转动副。,曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构,运动副全为转动副。,动画演示,曲柄摇杆机构,铰链四杆机构中，若其两个连架杆一为曲

4、柄，一为摇杆，则此四杆机构称为曲柄摇杆机构。,应用：,在铰链四杆机构中，若其两个连架杆都是曲柄，则称为双曲柄机构。, 双曲柄机构,惯性筛机构,平行四边形机构：指相对两杆平行且相等的双曲柄机构。,平行四边形机构特性： 两曲柄同速同向转动 连杆作平动,平行四边形机构的应用实例,播种机料斗机构,逆平行（反平行）四边形机构：指两相对杆长相等但不平行的双曲柄机构,应用实例,双摇杆机构,铰链四杆机构若两连架杆都是摇杆，则称其为双摇杆机构。,应用实例,等腰梯形机构：指两摇杆长相等的双摇杆机构。,应用实例,汽车前轮转向机构,二、平面四杆机构的演化型式,改变构件的形状和运动尺寸,机构演化动画,曲线导轨曲柄滑块机

5、构,曲柄摇杆机构,偏置曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,正弦机构,双滑块机构,从动件3的位移与原动件1的转角成正比：,移动副可认为是回转中心在无穷远处的转动副演化而来,二、平面四杆机构的演化型式, 改变运动副的尺寸,偏心轮机构,曲柄滑块机构,当曲柄AB的尺寸较小时，由于结构需要，常将曲柄作成几何中心与回转中心不重合的圆盘，称此圆盘为偏心轮。 几何中心与回转中心间的距离称为偏心距，等于曲柄长。,二、平面四杆机构的演化型式, 通过选用不同构件为机架,导杆机构,导杆机构应用实例,小型刨床,牛头刨床,二、平面四杆机构的演化型式,回转导杆机构：指导杆能作整周转动的导杆机构； 摆动导杆机构

6、：指导杆只能在一定的角度内摆动的导杆机构。,曲柄摇块机构,定块机构,卡车车厢举升机构,选运动链中不同构件为机架得不同机构的方法称为机构的倒置,二、平面四杆机构的演化型式, 运动副元素的逆换,对于移动副，将运动副两元素的包容关系进行逆换，并不影响两构件之间的相对运动。,摆动导杆机构,构件2包容构件3,构件3包容构件2,曲柄摇块机构,二、平面四杆机构的演化型式,4-3 平面四杆机构的基本知识,一、平面四杆机构有曲柄的条件,分析： 构件AB要为曲柄，则转动副A应为周转副； 为此AB杆应能占据整周中的任何位置； 因此AB杆应能占据与AD共线的位置AB及AB。,由DB C,结论： 转动副A成为周转副的条

7、件： 1)最短杆长度+最长杆长度其余两杆长度之和 杆长条件 2)组成该周转副的两杆中必有一杆是最短杆。 推论 当机构尺寸满足杆长条件时，最短杆两端的转动副均为周转副；其余转动副为摆转副。 平面四杆机构有曲柄的条件 机构尺寸满足杆长条件，且最短杆为机架或连架杆。,一、平面四杆机构有曲柄的条件（续）,例：图示机构尺寸满足杆长条件，当取不同构件为机架时各得什么机构？,取最短杆相邻的构件为机架得曲柄摇杆机构,最短杆为机架得双曲柄机构,取最短杆对边为机架得双摇杆机构,一、平面四杆机构有曲柄的条件（续）,注意：如果四杆机构不满足杆长条件，则不论取哪个构件为机架，均为双摇杆机构。 思考题：曲柄滑块机构和导杆机构有曲柄的条件是什么？,风扇摇头机构,满足杆长条件的双摇杆机构的应用实例：,一、平面四杆机构有曲柄的条件（续）,二、急回运动和行程速比系数,1. 机构极位：曲柄回转一周，与连杆两次共线，此时摇杆分别处于两极限位置，称为机构极位。 2. 极位夹角：机构在两个极位时，原动件所处两个位置之间所夹的锐角称为极位夹角。 3. 急回运动：,动画演示,曲柄等速转动情况下，摇杆往复摆动的平均速度一快一慢，机构的这种运动性质称为急回运动。,摇杆C点平均速度,4. 行程速比系数K 为表明急回运动程度，用反正行程速比系数K来衡量：,q角愈大，K值愈大，急回