《机械设计基础 教学课件 ppt 作者 唐昌松 学习情境二 平面连杆机构的运动分析与设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础 教学课件 ppt 作者 唐昌松 学习情境二 平面连杆机构的运动分析与设计（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学习情境 二,平面连杆机构的运动分析与设计,能够判断铰链四杆机构的类型并合理应用。 能够分析并应用平面四杆机构的工作特性解决实际问题。 能够初步运用平面连杆机构进行机械创新设计。,能力目标,2.1 平面连杆机构的特点及其应用 2.2 平面四杆机构的类型及其应用 2.3 平面四杆机构的工作特性及其应用 2.4 平面四杆机构的设计,学习内容,缝纫机的踏板机构,案例导入,平面连杆机构：由若干个构件通过低副联接而成的平面机构（各运动构件均在相互平行的平面内运动）。 平面四杆机构：由4个构件所组成的平面连杆机构。,2.1 平面连杆机构的特点及其应用,起重机,搅拌机,优点： 在传递同样载荷的条件下，可以承
2、受较大的载荷； 低副的两元素间便于润滑，不易产生大的磨损； 低副两元素的几何形状比较简单，方便加工制造； 在连杆机构中，当原动件以相同的运动规律运动时，如果改变各杆件的相对长度关系，也可使从动件得到不同的运动规律。,缺点： 运动副磨损后的间隙不能自动补偿，容易积累运动误差； 不易精确地实现复杂的运动规律； 运动中的惯性力难以平衡。,一、平面连杆机构的特点,各种机械（动力机械、轻工机械、重型机械）和仪表中。诸如活塞发动机的曲柄滑块机构、飞机起落架机构和汽车车门的关闭机构、人造卫星太阳能板的展开机构、折叠伞的收放机构、机械手的传动机构以及人体的假肢机构等。,二、平面连杆机构的应用,2.2、平面四杆
3、机构的类型及应用,连杆不与机架相联的构件；,连架杆与机架相联的构件；,摇杆作定轴摆动的连杆架；,曲柄,连杆,连架杆,连架杆,机架,曲柄作整周定轴回转的连杆架；,机架固定不动的构件；,摇杆,铰链四杆机构：四个运动副都是转动副的四杆机构。,一、铰链四杆机构的基本类型及其应用,1曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中，若两个连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。,缝纫机的踏板机构,雷达天线仰俯角调整机构,牛头刨床自动进给机构,2双曲柄机构 若两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构则称为双曲柄机构。,惯性筛,机车驱动轮联动机构,汽车车门开闭机构,3双摇杆机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆
4、均为摇杆，则此机构称为双摇杆机构。,鹤式起重机机构,汽车前轮转向机构,二、铰链四杆机构的判定,铰链四杆机构曲柄存在条件为： （1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆； （2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。,若,若,推论： 当Lmax+ Lmin L(其余两杆长度之和)时 最短杆是连架杆之一 曲柄摇杆机构 最短杆是机架 双曲柄机构 最短杆是连杆 双摇杆机构 当Lmax+ Lmin L(其余两杆长度之和)时 双摇杆机构,【例2-1】 如图所示四杆机构中，若各杆长度为a=25mm，b=90mm，c=75mm，d=100mm，试求： 1）若杆AB是机构的主动件，AD为机架，机构是什么类
5、型的机构？ 2）若杆BC是机构的主动件，AB为机架，机构是什么类型的机构？ 3）若杆BC是机构的主动件，CD为机架，机构是什么类型的机构？ 解： a+ d =(25+100)mm=125mm b + c =(90+75)mm=165mm 1）若杆AB是机构的主动件，AD为机架，因为满足杆长之和条件，且最短杆AB是连架杆，将得到曲柄摇杆机构。 2）此时最短杆AB是机架，将得到双曲柄机构。 3）此时最短杆AB是连杆，将得到双摇杆机构。,三、铰链四杆机构的演化形式,常用的演化机构 曲柄滑块机构,导杆机构 摇块机构 定块机构,曲柄滑块机构,导杆机构,摇块机构,定块机构,5.偏心轮机构,双滑块机构 两个
6、移动副不相邻 两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架相关连 两个移动副相邻，且均不与机架相关连 两个移动副都与机架相关连,返回速度大于推进速度的性质称急回运动特性。,急回运动特性,摇杆摆角 与 极位夹角 ：,摇杆CD两极限位置间的夹角称摇杆摆角； 此时曲柄AB对应位置所夹的锐角 称极位夹角。,一、急回运动特性,2.3平面四杆机构的工作特性及其应用, 越大, K越大，则急回运动特征越明显；反之则越不明显。,行程速比系数K,偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构的极位夹角,二、压力角和传动角,作用在从动件受力点的力为F,压力角： 作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度方向之间所夹之锐角为压力角,传动角
7、 900 - ,传力要求 min 400500,常用来检验传力性能。 愈大，传力性能愈好。,偏置曲柄滑块机构以曲柄为当主动件，传动角为连杆与导路垂线所夹锐角，且最小传动角min出现在曲柄垂直于导路时的位置，并且位于与偏距方向相反的一侧。,对心曲柄滑块机构，即偏距e=0的情况，其最小传动角min出现在曲柄垂直于导路的位置。,三、死点,死点位置:在从动曲柄与连杆共线的位置，出现机构的传动角g=0，压力角a=90的情况，这时连杆对从动曲柄的作用里恰好通过其回转中心，不能推动曲柄转动，机构的这种位置。,克服死点： 利用构件惯性力。 如缝纫机机构。 采用多套机构错位排列，使得止点位置错开。 如机车车轮联
8、动机构。,利用死点: 夹紧机构 飞机起落架,2.4 平面四杆机构的设计,两类基本问题： 实现给定运动规律； 实现给定运动轨迹。,三种设计方法： 图解法 解析法 实验法,简明易懂，精确性差。,精确度好，计算繁杂。,形象直观，过程复杂。,一、图解法,1.按给定连杆位置设计四杆机构,设已知连杆的长度和它的三个位置B1C1、B2C2、B3C3，如图2-29所示，试设计该铰链四杆机构。,要求：设计铰链四杆机构,设计步骤：,连接B1B2、B2B3，,作线B1B2、B2B3的垂直平分线b12、b23，交于A点；,连接C1C2、C2C3，,作线C1C2、C2C3的垂直平分线c12、c23，交于D点；,连接AB
9、1、C1D。,2.按照给定的行程速比系数设计四杆机构,算出极位夹角; 任选一点D，由摇杆长度c及摆角作摇杆的两个极限位置C1D和C2D; 连直线C1C2，作C1C2O = C2C1O = 90-，得C1O与C2O的交点O，可得C1OC2=2; 以O为圆心、OC1为半径作圆L，则该圆周上任意点A与C1和C2连线夹角C1AC2 = 。,给定行程速比系数K、摇杆长度c及其摆角，请用图解法设计此曲柄摇杆机构。,3.按照给定的两连架杆相对位置设计四杆机构,二、 解析法,解析法设计四杆机构,在图所示的铰链四杆机构中，已知连架杆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、
10、l3和l4。,解：由于此机构各杆长度按同一比例增减时，各杆转角间的关系不变，故可只需确定各杆的相对长度。若取l1=1，则该机构待求参数只有三个。,该机构的四个杆组成封闭多边形。取各杆在坐标轴x和y上的投影，可得到以下关系式：,将cos和sin移到等式右边，再把等式两边平方相加，消去，整理后得,令,则有 cos=P0 cos +P1 cos(-)+P2,上式（2）即为两连架杆转角之间的关系式。将已知的三对对应转角1、1，2、2和3、3分别代入式（2），可得到方程组：,（1）,（2）,由方程组可以解出三个未知数P0、P1、P2。将它们代入式（1），即可得l2、l3、l4。以上求出的杆长l1、l2、l3、l4可同时乘以任意比例常数，所得的机构都能实现对应的转角。,连杆曲线：四杆机构运动时，连杆作平面复杂运动，对其上面任一点都能描绘出一条封闭曲线，这种曲线称为连杆曲线。,原理：连杆曲线的形状随点在连杆上的位置和构件的相对长度的不同而不同。,方法与步骤：借用已编成册的连杆曲线图谱，根据预定运动轨迹从图谱中选则形状相近的曲线，同时查得机构各杆尺寸及描述杆在连杆上的位置，再用缩放仪求出图谱曲线与所需轨迹曲线的缩放倍数，即可求得四杆机构的结构及运动尺寸。,三、实验法,END,
