《连杆机构原理自编》PPT课件

第四章 平面连杆机构及设计,组成 由低副将若干构件联接而成-低副机构。 分为平面连杆机构和空间连杆机构 分为四杆机构、五杆机构、六杆机构等；,特点 1 低副机构，压强小，承载能力大，耐冲击。,2 运动副多为平面或圆柱面，制造比较容易，结构简单，工作可靠。 3 可以实现不同的运动规律和特定轨迹要求。,41 平面四杆机构的基本类型及其演化,一、平面四杆机构的基本型式及应用,基本型式铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它演变得到的,曲柄作整周回转的构件；,连杆作平面运动的构件；,连架杆与机架相联的构件；,摇杆作定轴摆动的构件；,周转副能作3600 相对回转的运动副；,摆转副作有限角度摆动的运动副。,曲柄,连杆,摇杆,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。如雷达天线。,1 铰链四杆机构,1 ) 曲柄摇杆机构,曲柄摇杆机构,缝纫机,雷达天线,脚踏砂轮机机构,偏心轮,特征：两个曲柄,作用：将等速回转转变为等速或变速回转。如惯性筛等。,2) 双曲柄机构,双曲柄机构,播种机料斗机构,实例：火车轮,惯性筛机构,特例：平行四边形机构,、摄影平台,反平行四边形机构,-车门开闭机构,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。,特征：两个摇杆,应用举例：铸造翻箱机构,特例：等腰梯形机构汽车转向机构,、风扇摇头机构,3) 双摇杆机构,双摇杆机构,铸造翻箱机构 风扇摇头机构,2 含一个移动副的四杆机构,手摇唧筒 (移动导杆机构) 自卸卡车举升机构(摇块机构),自动送料机构,牛头刨床的主运动机构,牛头刨床的主运动机构利用了摆动导杆机构, 。,小型刨床,牛头刨床,应用实例,双滑块机构的应用,椭圆仪机构,3 含两个移动副的四杆机构,实例,二、平面四杆机构的演化,1 改变相对杆长，转动副演化为移动副,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=l sin ,2 改变转动副半径，演化为偏心轮机构,偏心轮机构,3 选不同构件为机架 可得到不同的机构。称为机构的倒置。,直动滑杆机构,手摇唧筒,摇块机构,双滑块机构的应用,椭圆仪机构,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 低副的可逆性,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。,导杆机构,摇块机构,一 铰链四杆机构有曲柄的条件,设ad,连架杆若能整周回转，必有两次与机架共线,b(d-a)+c,将以上三式两两相加得： ab, ac, ad,则由BCD可得：三角形任意两边之和大于第三边,则由B”C”D可得：,a+db+c,c(d-a)+ b,即: a+bd+c,即: a+cd+b,最长杆与最短杆的长度之和其他两杆长度之和,4-2 平面四杆机构的特性,1) 最短杆与最长杆的长度和其他两杆长度和,2) 最短杆为连架杆或机架,1 条件,2. 型式判定准则,1) 最短杆与最长杆长度和其他两杆长度和 a.取最短杆为机架-双曲柄机构； b.取最短杆相邻杆为机架-曲柄摇杆机构 c.取最短杆对边杆为机架-双摇杆机构。 2) 最短杆与最长杆长度和其他两杆长度和，不论选哪一 构件为机架，均是双摇杆机构。 注意:四构件组成封闭多边形的条件，即最长杆的长度应小于其他三杆长度之和。,曲柄滑块机构有曲柄的条件,构件a能通过m点的条件是：,构件a能通过n点的条件是：,曲柄滑块机构有曲柄的条件,二、急回运动和行程速比系数,1 极位-曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置。,当曲柄以逆时针转过180+时，摇杆从C1D位置摆到C2D。,所花时间为t1 , 平均速度为V1, 有：,2 极位夹角-极位时两处曲柄之间的夹角() 。,180,当曲柄以继续转过180-时，摇杆从C2D,置摆到C1D，,180-,所花时间为t2 ,平均速度为V2 , 有：,因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动的时间不一样，平均速度也不等。,并且：t1 t2 V2 V1,摇杆的这种特性称为急回运动。用以下比值表示急回程度：,从动件回程的平均速度 K = 从动件工作行程的平均速度,3 行程速比系数 K,只要 0 ， 就有 K1,且越大，K值越大，急回性质越明显。,所以可通过分析机构中是否存在以及的大小来判断机构是否有急回运动或运动的程度。,曲柄滑块机构的急回特性,应用：空行程节省运动时间，如牛头刨、往复式输送机等。,180,180-,导杆机构的急回特性,180,180-,思考题： 对心曲柄滑块机构的急回特性如何？,对于需要有急回运动的机构，常常是根据需要的行程速比系数K, 先求出 ，然后在设计各构件的尺寸。,三、压力角与传动角,1 压力角,压力角-从动件力的方向与受力点速度方向所夹的锐角.用表示。,Ft = F cos , Fn= F sin,愈小愈好，理想情况是0,2 传动角-与压力角互为余角. 愈大愈好，理想情况是 90 ,在其它条件不变的情况下压力角越小，作功W越大,压力角是机构传力性能的一个重要指标，它是力的利用率大小的衡量指标。,a,g = d,g = 1800 - d,a,滑块主动,曲柄主动,余弦定律,1) 当 90时， min ,2) 当 90时， min 180- ,位置:曲柄与机架两处共线之一,当 最小或最大时，都有可能出现min,一般: min 40 0,曲柄滑块机构的压力角,曲柄滑块机构min的位置,导杆机构min的位置,四 机构的死点,1 摇杆为主动件， 2 连杆与曲柄两次共线时，有：,此时机构不能运动.,避免措施： 两组机构错开排列，如火车轮机构;,称此位置为：,“死点”,0,靠飞轮的惯性（如内然机、缝纫机等）。,缝纫机踏板机构,飞机起落架死点,钻床夹具的死点,曲柄滑块机构（曲柄为主动件）的死点,无死点存在,曲柄滑块机构（滑块为主动件）的死点,有死点存在,43 平面四杆机构设计,一 设计的基本问题与方法,确定各构件的尺寸参数。,设计要求：,1)满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如起落架等。,2)满足预定的轨迹，如鹤式起重机、搅拌机等。,3)满足预定的连杆位置，如铸造翻箱机构。,设计方法：解析法、图解法,飞机起落架,函数机构,要求两连架杆转角对应,要求两连架杆的转角满足函数 y=logx,鹤式起重机,搅拌机构,要求连杆上E点的轨迹为一条卵形曲线,要求连杆上E点的轨迹为一条水平直线,连杆曲线图谱,按预定的运动轨迹设计四杆机构,铸造翻箱机构,二 作图法设计四杆机构,1 按连杆位置设计四杆机构,a)给定连杆两组位置,有唯一解。,b)给定连杆三组位置,有无穷多组解。,2 按行程速比系数 K 设计,1) 曲柄摇杆机构,已知：CD杆长，摆角及K，设计此机构。步骤如下：,计算180(K-1)/(K+1);,任取一点D，作等腰三角形腰长为CD，夹角为;,连接C1和C2，过 C1作直线，使与c1c2成90 ，过 C2作直线，使与c1c2成90设交于O点。,(4）以O为圆心、oc2长度为半径画圆,选定A，设曲柄为a，连杆为b，则A C1= b-a,A C2= a+b ，故有：,a=( A C2A C1)/ 2 b =( A C1+A C2)/ 2,900 - q,2q,A,E,B,C,AC1=BC-AB,AC2=BC+AB,曲柄摇杆机构 ABCD 为所求., 设计.,2) 曲柄滑块机构,已知K，滑块行程H，偏距e，设计此机构 。,计算180(K-1)/(K+1);,作C1 C2 H,作射线C1O 使C2C1O=90,以O为圆心，C1O为半径作圆。,作射线C2O使C1C2 O=90。,作偏距线e，交圆弧于A，即为所求。,A C 1 = b - a,A C 2 = a + b ，,a = ( A C1A C2) / 2 b = ( A C1+A C2) / 2,3) 导杆机构,由于=，设计此机构时，仅需确定曲柄 a。,计算180(K-1)/(K+1);,任选D作mDn，,取A点，使得AD=d,作角分线;,设已知：机架长度d，K，设计此机构。,4）过A点，作导杆极位的垂线AB1与AB2，交点即为B点,a=dsin(/2),曲柄滑块机构有曲柄的条件,1）a为最短杆 2) a+eb.,4、偏置导杆机构有曲柄的条件,有曲柄，该机构是摆动导杆机构。,有曲柄，该机构是摆动导杆机构。,3、导杆机构有曲柄的条件,有曲柄，该机构是摆动导杆机构。,有曲柄，该机构是转动导杆机构。,有曲柄，该机构是转导杆机构。,结论 导杆机构总是有曲柄的,g,g, 传动不利，设计时规定 4050,通常，机构在运动过程中传动角是变化的，最小值在哪？,导杆机构最小传动角,机构的传动角一般在运动链最终一个从动件上度量。,5.铰链四杆机构的运动连续性,指连杆机构能否连续实现给定的各个位置。,可行域：摇杆的运动范围。,不可行域：摇杆不能达到的区域。,设计时不能要求从一个可行域跳过不可行域进入另一个可行域。,称此为错位不连续。,错序不连续,设计连杆机构时，应满足运动连续性条件。,平面四杆机构，尺寸如图。若以AB为原动件，试回答下列问题： 1 此机构是什么机构？为什么？（4分） 2 此机构中，当 和 共线时，出现最小传动角；（2分） 3 标出图示位置的压力角；（2分） 4 试举出一个此机构在工程中的应用实例。（2分）（共10分）,二、结合图示铰链四杆机构，回答下列问题： 、若机构以为机架，得到 机构； 若以为机架，得到机构；若以为机架，得到机构；若以为机架，得到机构。 、若以为机架，当和两次共线时，出现最小传动角。 、若以为机架，为原动件，画出图示位置时，机构的压力角、传动角。 、若以为机架，为原动件，求出此机构的极位夹角。说明此机构有否急回特性。为什么？ 、举出此种机构（以AD为机架）的一个应用实例。 、此机构（以AD为机架） 在什么条件下，出现死点？,2、连杆机构如图所示。试回答： （1）对于图示铰链四杆机构，无论连杆l的长度如何变化，都不可能得到双曲柄机构. 该结论正确还是错误。说明原因?,