常用机构(四连杆机构).ppt

机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 了解常用四杆机构的基本类型和应用。 对急回特性、传动角、压力角、死点位置等有明确概念。 内 容 平面四杆机构的基本类型 平面四杆机构的演化 平面四杆机构的特点及设计 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 一、 铰链四杆机构 平面连杆机构的基本型式是 铰链四杆机构 其余四杆机构均是由铰链四杆机构 演化 而成的 铰链四杆机构 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 结构特点： 四个运动副均为转动副 组成： 机架 、 连杆 、 连架杆 机架： 固定不动的构件 AD 连架杆： 直接与机架相连的构件 AB、 CD 连杆： 不与机架相连的构件 BC 曲柄： 能作整周转动的连架杆 摇杆： 不能作整周转动的连架杆 1 B 2 C 3 4 A D 连杆 连架杆 连架杆 机架 1 2 3 4 A B C D 曲柄 摇杆 (摆杆 ) (周转副 ) (摆转副 ) 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 按连架杆不同运动形式分： (1) 曲柄摇杆机构 (2) 双曲柄机构 (3) 双摇杆机构 连杆 连架杆 连架杆 1 2 3 4 A B C D 4 A D 2 3 作机架 曲柄摇杆机构 1 3 作机架 双摇杆机构 2 1作机架 双曲柄机构 曲柄摇杆机构 4 A D 1 2 3 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 (1) 曲柄摇杆机构 结构特点： 连架杆 1为曲柄 ， 3为摇杆 举例： 搅拌器机构 雷达天线机构 1 2 3 4 用途：改变运动形式 回转 遥感摆动 摇杆摆动 回转 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 (2) 双曲柄机构 结构特点： 二连架杆均为曲柄 举例： 振动筛机构 变速 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 特殊双曲柄机构： 平行四边形机构 特点： 二曲柄等速 运动不确定问题 反平行四边形机构 结构特点： 二曲柄转向相反 车门开闭机构 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 (3) 双摇杆机构 结构特点： 二连架杆均为摇杆 举例 : 鹤式起重机 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 特殊机构 等腰梯形机构 实例 : 汽车前轮转向机构 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 (1) 曲柄存在条件 A B C D a b c d f 设 AB 为曲柄 , 且 af 、 b+f c 、 c+f b 以 fmax = a + d ， fmin = d - a 代入并整理得： b+c a+d 、 b+d a+c 、 c+d a+b 并可得 : ab 、 ac 、 aL(其余两杆长度之和 )时 双摇杆机构 曲柄存在的条件： (1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和 (2)曲柄是最短杆 。 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 连杆 连架杆 连架杆 1 2 3 4 A B C D 机构演化方法 改变杆件长度，用移动副取代回转副 扩大回转副 变更机架等 二、铰链四杆机构的演化 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 1 B 2 C 3 4 A D 曲线导轨曲柄滑块机构 lCD e 0 1 B 2 4 A C 3 偏臵式曲柄滑块机构 对心式曲柄滑块机构 1 B 2 4 A C 3 e 3 D 1 B 2 C 4 A 对 CD杆等效转化 转动副变成移动副 （ 1）改变杆件长度 曲柄滑块机构 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 e 偏心距 e =0 为曲柄滑块机构 e 0 为偏臵曲柄滑块 运动特点： 曲柄的回转运动变换为滑块的往复直线运动 （ 如空压机 ） 或将滑块的往复直线运动变换为回转运动 （ 如内燃机 ） 。 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 （ 2）选不同构件作机架 曲柄滑块机构 导杆机构 变更机架 曲柄滑块机构 例 导杆机构 例 曲柄摇块机构 移动导杆机构 （定块机构） 曲柄摇块机构 移动导杆机构 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 3 4 A B 1 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 3 2 C 4 A B 1 导杆机构 将曲柄滑块机构中的曲柄作 为机架，既变为导杆机构。 转动导杆机构： BCAB 导杆可作 360回转 摆动导杆机构 ： BC t2 , v2 v1 行程速比系数 K 急回特征 K=1, 无急回特性 K 急回特征越显著 1 j B2 C2 1 2 v2 v1 0 0 2 1 2 1 121 221 1 2 180180tttCC tCCvvK / 11180 KK 慢 快 急回特性的应用例： 牛头刨 工作要求 B 1 C 1 4 A B C D 2 3 1 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 压力角 F V 从动杆 (运动输出件 )受力点的力作用线与该点 速度方位线所夹锐角 . (不考虑摩擦 ) 传动角 d d d 1800 d 压力角的余角 . (连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角 ) 压力角和传动角 (3) 传力特性 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 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 ？ 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 最小传动角 min D d B A C a b c d j d j c o s2 c o s2 222 222 cbcbBD dadaBD cb dadacb 2 c o s2c o s 2222 jd j =0 cos j =1 cos d d min j =180 cos j = 1 cos d d max 分析 d min 或 d max 可能最小 曲柄摇杆机构 ,当曲柄主动时 ,在 曲柄与机架共线 的两个位置 之一 ,传动角最小 . 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 死点 : 传动角为零 =0(连杆与从动件共线 ),机构顶死 死点 B 1 C 1 B2 C2 4 A B C D 2 3 1 F v =00 Fv =00 =00 C 2 B2 =00 B A C B1 C 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 利用构件惯性力 实例 :家用缝纫机 采用多套机构错位排列 实例 :蒸汽机车车轮联动机构 蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联 动机构通过死点 克服死点的措施 G G E F E F 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 实例 :夹具 飞机起落架机构 死点的利用 =00 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 2-3 平面四杆机构的特点及其设计 一、 平面四杆机构的特点 二、 平面四杆机构的设计 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 一、平面四杆机构的特点 全低副 （ 面接触 ） ， 承受冲击力 ， 易润滑 ， 不易磨损 运动副结构简单 ， 易加工 运动规律多样化 、 点的运动轨迹多样化 运动副累积误差大 ， 效率低 惯性力难以平衡 ， 不宜用于高速 不能精确实现复杂的运动规律 ， 设计计算较复杂 1 2 3 A B C 4 机架 连杆 连架杆 A 1 B 2 C 3 D 4 4 A 1 2 B 3 C 5 6 D E 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 设计类型 1.实现连杆给定位置 2.实现预定运动规律 例如 :从动件的急回运动特性 3.实现预定运动轨迹 方法：解析法 、 作图法 、 实验法 二 . 平面四杆机构的设计 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 如实现预定的连杆位臵要求 机构能引导刚体 （ 一般为连杆 ） 通过一系列给定位臵 例： 飞机起落架机构 : 要求实现机轮放下和收 起两个位臵 铸造翻砂机构 : 要求实现两个翻转位臵 1. 实现连杆给定位置机构 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 D 设计 已知活动铰点 B、 C中心位置，求固定铰链 A、 D 中心位置。 B1 C1 B2 C2 四杆机构 AB1C1D 为所求 . A 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 实现连杆给定的三个位置 B1 C1 B2 C2 B3 C3 A D 四杆机构 AB1C1D 为所求 . 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 2.具有急回特性的机构 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 B2 C2 按给定的 K 值 ,设计曲柄摇杆机构 1） 给定 K、 y、 LCD A B C D O 2 y 180 K-1 K+1 分析 . 900 - B1 A D C1 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 C2 D C1 y 900 - 2 O A E B C AC1=BC-AB AC2=BC+AB AB = AC2-AC1 2 BC = AC2+AC1 2 曲柄摇杆机构 ABCD 为所求 . 设计 . 以 mL = 作图 . LAB= mLAB = 、 LBC= mLBC = . 1800 = K-1 K+1 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 2） 给定 K、 y、 LCD 、 . C2 D C1 y A B C C3 B3 min 2 min A0 分析 . 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 设计 . C 2 D C1 y 2 A0 A C3 B3 min min 须不小于 . 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 实现预定轨迹的设计 即要求机构中连杆上某点的轨迹能与给定的曲线相一致 ,或 能通过给定曲线上的若干有系列的点 如 :搅拌器机构 要求连杆上某点按搅拌特点生成 某种轨迹 3实现预定运动轨迹机构 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 实验法、 图谱法、 解析法 . 设计 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 连杆曲线图谱 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 机 械 设 计 基 础 平 面 连 杆 机 构 作业 : 3-1,3-2,3-3