平面连杆机构及其设计课件

平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计1一、特点 全低副（面接触），利于润滑，故磨损小、传载大、寿命长；易加工，精度高，制造成本低等。不能精确实现复杂的运动规设计计算较复杂，惯性力不易平衡等。二、应用 实现已知运动规律；实现给定点的运动轨迹。1 1 连杆机构及其传动特点一、特点1 连杆机构及其传动特点2平面连杆机构及其设计课件322 平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的类型和应用一、平面四杆机构的基本型式二杆,最简单.楔块机构三杆,不可能.+铰链四杆机构铰链四杆机构2 平面四杆机构的类型和应用一、平面四杆机构的基本型式二杆4二、铰链四杆机构1234ABCD连杆连架杆连架杆机架连杆连架杆曲柄摇杆(摆杆)整转副(周转副)摆转副机架二、铰链四杆机构1234ABCD连杆连架杆连架杆机架连杆连架5三、应用实例三、应用实例平行四边形机构平行四边形机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构反平行四边形机构反平行四边形机构三、应用实例平行四边形机构曲柄摇杆机构双曲柄机构反平行四边形6双摇杆机构双摇杆机构 各种型式的四杆机构相互之间有无关系？还有含一个移动副的四杆机构，型式多样。双摇杆机构 各种型式的四杆机构相互之间有无关系71.扩大回转副三、三、平面平面四杆机构的演化四杆机构的演化机构演化方法机构演化方法扩大回转副改变更杆件长度用移动副取代回转副变更机架等偏心轮机构偏心轮机构1.扩大回转副三、平面四杆机构的演化机构演化方法扩大回转副偏82.改变杆件长度RABCDABCRABCRRABCABR正弦机构正弦机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构2.改变杆件长度RABCDABCRABCRRABCABR正93.变换机架曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双摇杆机构双摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构导杆机构导杆机构摇块机构摇块机构 定块机构定块机构(直动滑杆机构直动滑杆机构)ABCABC AB AC回转导杆机构回转导杆机构 AB AC摆动导杆机构摆动导杆机构 3.变换机架曲柄摇杆机构 双曲柄机构曲柄摇杆机构 双摇杆机构10SqR正弦机构正弦机构双转块机构双转块机构正弦机构正弦机构双移块机构双移块机构qS正切机构正切机构SqR正弦机构双转块机构正弦机构双移块机构qS正切机构111.1.平面四杆机构有曲柄的条件ABCDabcdf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(Lmax+LminL(其余两杆长度之和其余两杆长度之和)时时 双摇杆机构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)最短杆是连架杆或机架推论1：曲柄存在的条件：132.急回运动和行程速比系数（以曲柄摇杆机构为例）（以曲柄摇杆机构为例）从动杆往复运动的平均速度不等的现象称为机构的 急回特性急回特性.ABCD 极位夹角极位夹角0 0对应从动杆的两个极限位置,主动件两相应位置所夹锐角.ABCDabcd C2B2 1 2 B1C1 2.急回运动和行程速比系数（以曲柄摇杆机构为例）从动杆往复运14行程速比系数行程速比系数=V回V工K=V快V慢C1C2 /t工C2C1 /t回=t工t回=（K 1）q=180 K-1K+1=180+q1180 -q1=180 +q180 -qK=180 +q180 -qABCDabcd C2B2 1 2 B1C1 行程速比系数=V回V工K=V快V慢C1C2 /t工C2C15 压力角压力角 FV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)传动角传动角 =1800-压力角的余角.(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角)1.压力角和传动角二、二、传力特性传力特性 压力角FVa从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点速16 传动不利，设计时规定 4050 通常，机构在运动过程中传动角通常，机构在运动过程中传动角 是变化的，是变化的，最小值在哪？最小值在哪？gg 传动不利，设计时规定 4050 17最小传动角最小传动角 minminDdBACabc=0 cos =1 cos min=180 cos =1 cos max分析分析 min 或或 max 可能最小可能最小 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构,当曲柄主动时当曲柄主动时,在在曲柄与机架共线曲柄与机架共线的两个位置的两个位置之一之一,传动角最小传动角最小.最小传动角 minDdBACabc=0 18应用应用连杆式快速夹具连杆式快速夹具飞机起落架飞机起落架2.2.死点位置死点位置连杆与从动件共线连杆与从动件共线的位置（的位置（=0=0）为）为死点位置死点位置。应用连杆式快速夹具飞机起落架2.死点位置连杆与从动件共线的位194 4 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计一、基本问题一、基本问题1.1.实现预定运动规律（函数生成机构的设计）实现预定运动规律（函数生成机构的设计）例如：连架杆的对应位置例如：连架杆的对应位置 从动件的急回运动特性从动件的急回运动特性2.2.实现连杆给定位置（刚体导引机构的设计）实现连杆给定位置（刚体导引机构的设计）3.3.实现预定运动轨迹（轨迹生成机构的设计）实现预定运动轨迹（轨迹生成机构的设计）方法：解析法、方法：解析法、作图法作图法、实验法、实验法4 平面四杆机构的设计一、基本问题20二、用二、用作图法作图法设计四杆机构（设计四杆机构（P218P218）设计设计 确定杆长确定杆长 根据四杆机构各铰链之间相对运动关系，通过作图确定未知铰链位置。若为圆点,必能作圆通过它的相关点.反之也然:若能作圆通过它的相关点,该点即为圆点.圆点 构件上轨迹为圆的点.圆心点 圆点轨迹的中心.相关点 对应构件的不同位置,构件上某个点的相应点.(点位)二、用作图法设计四杆机构（P218）设计 确定杆长 21 D1.1.设计一四杆机构设计一四杆机构,实现连杆给定位置实现连杆给定位置 已知活动铰点已知活动铰点B B、C C中心位置，求固定铰链中心位置，求固定铰链A A、D D中心位置。中心位置。B1C1B2C2四杆机构四杆机构 ABAB1 1C C1 1D D 为所求为所求.A D1.设计一四杆机构,实现连杆给定位置 已知活动铰22实现连杆给定的三个位置实现连杆给定的三个位置B1C1B2C2B3C3AD四杆机构四杆机构 ABAB1 1C C1 1D D 为所求为所求.实现连杆给定的三个位置B1C1B2C2B3C3AD四杆机构 23DADAB1C1 DB1C1A B2C2四边形四边形 ABAB2 2C C2 2D D 四边形四边形 ABAB1 1C C1 1DD 已知固定铰链已知固定铰链A A、D D中心位置，求活动铰点中心位置，求活动铰点B B、C C中中心位置。心位置。实现连杆给定位置（续）实现连杆给定位置（续）DADAB1C1 DB1C1A B2C2四边形 A24E1F1E2F2E3F3 CB ADADADE1F1E2F2E3F3 CB ADADA252.2.设计一四杆机构设计一四杆机构,实现连架杆预定对应位置实现连架杆预定对应位置ABCD1234B1f10B2f12E1y12E2EAD1 1）用反转法求相对位置、相用反转法求相对位置、相对运动轨迹对运动轨迹 。B2C2 f fyAB1C1DyyB2AC22.设计一四杆机构,实现连架杆预定对应位置ABCD1234B26B1B2f10f12y12ADy10E1E2B2 试设计铰链四杆机构试设计铰链四杆机构,实现连架杆两对对应位置实现连架杆两对对应位置.y12 C1例例.已知已知:LAB、LAD、f f10、f f12、10、12.ABCD1234铰链四杆机构铰链四杆机构 ABAB1 1C C1 1D D 为所求为所求.以 mL=作图作图.LBC=mLB1C1=、LCD=mLC1D=.已知点已知点(B)B)绕未知点绕未知点(C)C)的转动中心的转动中心(D)D)反转反转.B1B2f10f12y12ADy10E1E2B2 试设27B1B2f10f12y12ADy10E1E2E3y13f13B3y12B2 y12B3C1设计铰链四杆机构设计铰链四杆机构,实现连架杆三对对应位置实现连架杆三对对应位置.铰链四杆机构铰链四杆机构 ABAB1 1C C1 1D D 为所求为所求.B1B2f10f12y12ADy10E1E2E3y13f1328B2C23.3.按给定的按给定的 K K 值值,综合曲柄摇杆机构综合曲柄摇杆机构1）给定 K、y、LCDABCDqO2qyq=180K-1K+1 分析.900-qB1ADC1B2C23.按给定的 K 值,综合曲柄摇杆机构1）给定 K29C2DC1y900-q2qOAEBCAC1=BC-ABAC2=BC+ABAB=AC2-AC12BC=AC2+AC12曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 ABCDABCD 为所求为所求.设计.以 mL=作图.LAB=mLAB=、LBC=mLBC=.q=1800=K-1K+1C2DC1y900-q2qOAEBCAC1=BC-ABA302）给定给定 K、LCD、.C2DC1yABCC3B3 min 2 2 minA0 分析分析.2）给定 K、y、LCD、g .C2DC1yAB31 设计设计.C2DC1y2q A0AC3B3minmin 须不小于须不小于 .设计.C2DC1y2q g A0AC3B3gmin32C1C2S2q4.4.按给定的按给定的 K K、S S 值值,设计曲柄滑块机构设计曲柄滑块机构SADBCee若给定 K、S、e.AB=AC2-AC12BC=AC2+AC12C1C2S2q4.按给定的 K、S 值,设计曲柄滑块机构SA335.5.实现点的轨迹实现点的轨迹实验法、图谱法、解析法.平面四杆机构,最多能精确实现九个给定的轨迹点.孟宪源:现代机构手册李学荣:连杆曲线图谱 5.实现点的轨迹实验法、平面四杆机构,最多能精确实现九个34结束35