《机械原理 教学课件 ppt 作者 江帆第八章 平面连杆机构 第八章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理 教学课件 ppt 作者 江帆第八章 平面连杆机构 第八章（106页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、平面连杆机构 (Planar Linkage Mechanisms),江帆,第一节 平面连杆机构的类型和应用,第二节 连杆机构的运动特性,第三节 连杆机构设计（综合）图解法,第四节 连杆机构设计（综合）解析法,本章内容,第一节 平面连杆机构的类型和应用,1. 平面四杆机构的基本型式和应用,连架杆与机架相联的构件；,机架固定不动的构件；,平面连杆机构的类型、特点和分类,全部由转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构。,曲柄作整周定轴回转的构件；,摇杆作定轴摆动的构件；,连杆连接两连架杆且作平面运动的构件；,（1）曲柄摇杆机构,特征：曲柄摇杆,作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。,雷达天线
2、俯仰机构,缝纫机踏板机构,（ 摇杆主动 ）,（ 曲柄主动 ）,平面连杆机构的类型、特点和分类,搅拌机构,（2）双曲柄机构,特征：两个曲柄,作用：将等速回转转变为等速或变速回转。,惯性筛,平面连杆机构的类型、特点和分类,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。,摄影平台升降机构,平面连杆机构的类型、特点和分类,反平行四边形机构,平行四边形机构存在运动不确定位置。,可采用两组机构错开排列的方法予以克服。,平面连杆机构的类型、特点和分类,（3）双摇杆机构,特征：两个摇杆,鹤式起重机,特例：等腰梯形机构 汽车转向机构,平面连杆机构的类型、特点和分类,(1) 将转动副演化成移动副,偏
3、心曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,曲柄摇杆机构,正弦机构,2.平面四杆机构的演化型式,平面连杆机构的类型、特点和分类,(2) 选不同的构件为机架,整转副能作360相对回转的运动副；,平面连杆机构的类型、特点和分类,曲柄摇杆机构,双摇杆机构,双曲柄机构,摆转副只能作有限角度摆动的运动副。,曲柄滑块机构,转动导杆机构,曲柄摇块机构,移动导杆机构,平面连杆机构的类型、特点和分类,(3) 变换构件的形态,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。,平面连杆机构的类型、特点和分类,摆动导杆机构,曲柄摇块机构,牛头刨床,应用实例:,小型刨床,（摆动导杆机构）,（转动导杆机构）,平面
4、连杆机构的类型、特点和分类,(4) 扩大转动副,偏心轮机构,曲柄滑块机构,将转动副B加大，直至把转动副A包括进去，成为几何中心是B，转动中心为A的偏心圆盘。,平面连杆机构的类型、特点和分类,第二节 连杆机构的运动特性,机构的运动特性 机构的运动学和传力性能,有曲柄条件、传动角、急回运动、止点。,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件,具有两个全转副的条件,各杆长a,b,c,d.,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件,a+b c+d,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件,c d+ b-a d c + b-a,a+c d+b a+d c+b,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条
5、件,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件,以上各式两两相加得： a b ；a c ；a d。,a+b c+d a+c d+b a+d c+b,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件,以上各式两两相加得： a b ；a c ；a d。,2）具有两个全转副的构件为运动链中的最短杆。,1）最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆之和；,a+b c+d a+c d+b a+d c+b,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：四杆运动链的演化,运动副的性质不随机架变更而改变：低副运动的可逆性。,最短杆的邻杆为机架,得曲柄摇杆机构,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：四杆运动链的演化,满
6、足：杆长之和条件,得曲柄摇杆机构,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：四杆运动链的演化,A,C,D,B,满足：杆长之和条件,摇杆,最短 (曲柄),最短杆的邻杆为机架,得双曲柄机构,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：四杆运动链的演化,A,C,D,B,最短,满足：杆长之和条件,曲柄,曲柄,最短杆为机架,得双摇杆机构,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：四杆运动链的演化,A,C,D,B,最短,满足：杆长之和条件,摇杆,摇杆,最短杆的对杆为机架,得双摇杆机构,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：四杆运动链的演化,A,C,D,B,不满足：杆长之和条件,无论何构件为机架,
7、有曲柄条件： 1）满足杆长条件； 2）最短杆为机架或者邻架杆。,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件,推论： 不满足杆长之和条件时， 得到双摇杆机构。,A,B,C,a,b,e,B1,B2,C2,C1,b-a e,a+b e,曲柄滑块机构的有曲柄条件：b e+a,第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件,例 1：,在图8-10示铰链四杆机构中，已知：lAB=52mm， lCD=36mm，lAD=32mm，AD为机架。试求：（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的最大值；（2）若此机构为双曲柄机构，求lAB的范围；（3）若此机构为双摇杆机构，求lAB的范围。,图8-10 铰链
8、四杆机构,解 ：,（1）AB为最短杆,（2）AD为最短杆，若,若,（3）这种情况为不满足杆长条件，设AB杆为最短杆，有,若AB为非最长、最短杆，有,AB为最长杆，有,由四杆装配条件：,因此,或,压力角：从动件受力方向与受力点速度方向所夹的锐角。,与压力角互余的角:称为传动角。 传力性能？,第二节 连杆机构的运动特性 二、压力角和传动角：1.含义,外共线,内共线,最小传动角出现在曲柄与机架共线的两位置之一,第二节 连杆机构的运动特性 二、压力角和传动角：2.最小传动角,max=arccosb2+c2-(d+a)2/(2bc) =1800-max,min=arccosb2+c2-(d-a)2/(2
9、bc) =min, min = ， min,min=arccos(e+a)/b,第二节 连杆机构的运动特性 二、压力角和传动角：3.曲柄滑块机构最小传动角,机构的最小传动角发生在曲柄垂直于导路且远离偏心一边的位置。,机构的最小传动角 通常：min40 高速、大功率机械： min50,第二节 连杆机构的运动特性 二、压力角和传动角：4. 最小传动角许用值,例 2：,在图（a）示的连杆机构中，已知各构件的尺寸为： ， ， ， ；构件AB为原动件，沿顺时针方向匀速回转，该四杆机构的最小传动角min。,（a）,解 ：,当曲柄AB与机架AD重叠共线时，,当曲柄AB与机架AD拉直共线时，,所以四杆机构AB
10、CD的最小传动角,（b）,第二节 连杆机构的运动特性 三、行程速度变化系数：1.极位夹角,机构在两极位处，一曲柄与另一曲柄反向线间的夹角极位夹角,A,D,C2,V2,2,V1,B2,B1,C1,第二节 连杆机构的运动特性 三、行程速度变化系数：2.行程速比系数K,1(t1)2(t2),V2 V1,K=V2/V1=（s/t2）/（s/t1） =t1/t2 =(1800+)/(1800-),K 行程速比系数 表示从动件的空行程与工作行程平均速度之比, =1800(K-1)/(K+1),= 1800(K-1)/(K+1),给定K 值，算出角 ,*K=1，0 机构无急回特性,*K1， 机构有急回特性,
11、*K=3，90 K3， 为钝角,一般K3 常为锐角,第二节 连杆机构的运动特性 三、行程速度变化系数：3.行程速比系数分析,第二节 连杆机构的运动特性 三、行程速度变化系数：4.具有急回特性的条件,平面四杆机构具有急回特性的条件,1）原动件等角速整周转动； 2）输出件具有正、反行程的往复运动； 3）极位夹角0。,例 3：,在下图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为 a=28mm，b=52mm，c=50mm，d=72mm。请用作图法求出此机构的极位夹角，杆的最大摆角，机构的最小传动角rmin和行程速度比系数K。,解 ：,1）在图中作出机构的两个极位，由图中量得,2）求行程速比系数,3）作出此机构传
12、动角最小的位置，量得,强化训练题 8-1：,试分析图中雷达天线机构的压力角、传动角、 极位夹角，图中,当连杆与从动件共线时( =900、 =0)，机构不能运动，此位置称为止点位置。,第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置：1.止点的含义及特点,在止点位置时，其从动件运动方向不定!,第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置：1.止点的含义及特点,D,机构位于两个止点位置。,靠轮的惯性或手动脱离止点位置,第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置： 2.缝纫机脚踏板机构止点及消除,止点位置的功能,分合闸机构搬动手柄使触头接上。,F,A,C,B,D,第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置： 3.分
13、合闸机构止点及利用,第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置： 3.分合闸机构止点及利用,第三节 连杆机构设计（综合） 图解法,四杆机构设计的基本问题,1）实现刚体给定位置的设计（导引机构设计） 2）实现预定运动规律的设计（函数机构设计） 3）实现预定轨迹的设计（轨迹机构设计）,1）实现刚体给定位置的设计,要求所设计的机构能引导连杆顺序通过一系列给定的位置。即要求连杆能依次占据一系列给定的位置 (或者满足预定的连杆位置要求)。,要求机构能引导连杆按一定方位通过预定位置，所以称为导引机构设计。,铸造砂型机的翻箱机构,2）实现预定运动规律的设计,要求两连架杆的转角能够满足预定的对应位移关系，或要求
14、在原动件运动规律一定的条件下，从动件能准确或近似地满足预定的运动规律要求，也称为函数生成问题。,汽车车门开闭机构,3）实现预定轨迹的设计,要求所设计的机构连杆上一点的轨迹能与给定的曲线相一致，或能依次通过曲线上的若干个有序列的点。称为轨迹机构设计。,鹤式起重机,搅拌机,已知连杆长度，要求机构在运动过程中占据图示B1C1、B2C2、B3C3三个位置，试设计该四杆机构。,1）已知活动铰链中心的位置,按连杆预定的位置设计四杆机构,1）作出已知的连杆位置B1C1、B2C2、B3C3；,2）分别连接B1B2、B2B3、C1C2、C2C3；,3）分别作B1B2、B2B3、C1C2、C2C3的垂直平分线,
15、取对应的交点为A与D；,4）连接AB1、C1D，并求得各构件尺寸长度。,设计步骤：,2）已知固定铰链中心的位置,采用机构倒置方法,设计步骤：,1）取四杆机构的连杆为机架，则固定铰链A、D将变成活动铰链，而活动铰链B、C将变为固定铰链 。,2）将原机构的第二个位置AB2C2D的构型视为刚体进行移动，使B2C2与B1C1相重合 ，即可求得活动铰链A、D中心在倒置机构中的第二个位置A、D。,3）分别作AA，BB的垂直平分线，B、C必分别在这两条垂平分线上。,图8-25 机构倒置,例 4：,如图8-26所示，设已知固定铰链中心A、D的位置，及机构在运动过程中其连杆上标线EF分别占据三个位置E1F1、E2F2、E3F3。现要求确定两活动铰链中心B、C的位置。,图8-26 固定铰链,解 ：,1）以E1F1（或E2F2、E3F3）为倒置机构中新机架的位置，分别将四边形AE2F2D、四边形AE3F3D视为刚体进行移动，使E2F2与E3F3均与E1F1重合，即可得A、D点的第二、第三位置A、D及A”、D”。,2）分别作AA，AA”的垂直平分线相交于一点，该点即为活动铰链B的中心位置B1；同样，D、D、D”三点可确定活
