机械原理孙桓第8章(连杆)

;机械原理平面连杆机构及其设计第8章平面连杆机构及其设计 8-1 822 8-3 84连杆机构及其传动特点平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的基本知识平面四杆机构的设计基本要求: 了解平面四杆机构的基本型式及演化方法 掌握平面四杆机构传动的工作特性 熟练掌握平面连杆机构的设计方法 8-1连杆机构及其传动特点一、特点二、应用三、分类四、学科研究现状（一、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一原动件运动不变，改变构件尺寸可得到不同的运动。连杆上点的运动轨迹多样化 。运动副累积误差大，效率低*不能精确实现复杂的运动规律，设计计算较复杂。惯性力难以平衡，不宜用于高速;机械原理平面连杆机构及其设计二、应用L实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动实现从动件运动形式及运动特性的改变支实现较远距离的传动或操纵工调节、扩大从动件行程5获得较大的机械增益：输出力（矩）与输入力（矩）之比L实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动轨迹复制机构.： AMF保龄球置瓶机扫瓶机构机械原理 平面连杆机构及其设计2 .实现从动件运动形式及运动特性的改变-3 .实现较远距离的传动或操纵J应用实例：自行车手闸。可变行程滑块机构特点：调节a可改变滑块D的行程汽车用空气泵机构特点：曲辆CD短，滑块行程大8;机械原理平面连杆机构及其设计5获得较大的机械增益:输出力（矩）与输入力（矩）之比剪切机构特点：机械增益大特点：机械增益大机械原理平面连杆机构及其设计;机械原理平面连杆机构及其设计三、分类平面四杆机构平面连杆机构平面多杆机构空间连杆机构四杆机构二杆机构三杆，不是机构 8-2平面四杆机构的类型和应用一、基本型式二、演化型式平面连杆机构及其设计:机械原理彳1.平面杆机构的基本型式基本型式：钱链四杆机构结构特点:四个运动副均为转动副组成：机架、连杆、连架杆八曲柄摇杆（摆杆）（周转副）（摆转副）机架：固定不动的构件AD连架杆：直接与机架相连的构件 Hi薪AB、CD帆板札连曲摇不与机架相连的构件BC能作整周转动的连架杆不能作整周转动的连架杆B连杆不机械原理 平面连杆机构及其设计铁链四杆机构划分按连架杆不同运动形式分:曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构，机师里丁平面连杆机构及其设计，环摇杆机构】：结构特点：连架杆1为曲柄，3为摇杆:运动变换：转动O摇动:举例：搅拌器机构、雷达天线机构鳄式破碎机、缝纫机脚踏板;机械原理平面连杆机构及其设计L2双曲柄机构动画1、动画2/ /结构特点：二连架杆均为曲柄y。运动变换：转动。转动，通常二转速不相等:举例：振动筛机构机械原理平面连杆机构及其设计平行四边形机构结构特点：二曲柄等速a:运动不确定问题K.：.车门开闭机构17;机械原理平面连杆机构及其设计1.3双摇杆机构:结构特点：二连架杆均为摇杆运动变换:_LrnT -Jjnr -4 摆动今摆动:举例:鹤式起重机特殊双摇杆机构等腰梯形机构:实例：汽车前轮转向机构vOZXXZXz./2平面四杆机构的演化型式2. 1改变构件的形状和运动尺寸2. 2改变运动副元素的尺寸2. 3选用不同构件为机架2.4运动副元素包容关系的逆换20 4构件的形状和运动尺寸对CD杆等效转化转动副变成移动副对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构钱链四杆机构曲线导轨曲柄滑块机构Ci机械原理 平面连杆机构及其设计（续）2. 2改变运动副元素的尺寸曲柄摇杆机构（扩大回转副）偏心轮机构呼里三一平面连杆机构及其设计J?1赢副尺寸（续）对心曲柄滑块机构B副扩大偏心轮机构J杆机构演化动画，机师原里平面连杆机构及其设计砺不同构件为机架选不同构件作机架一机构倒置导杆机构变更机架曲柄摇块机构I曲柄滑块机构。移动导杆机构;机械原理平面连杆机构及其设计;变更机架实例一 曲种滑块机构B队液压作动筒;AQt?头7曲柄摇块机构- 2作机架车箱举升机构（F机械原理平面连杆机构及其设计c变更机架实例二B曲柄滑块机构3作机架直动滑杆机构手动唧筒机构27;机械原理平面连杆机构及其设计草杆周转动回转导杆机构变更机架实例四1作机架十字滑块联轴器半联轴器4十字滑块3/ 双转块机构I变更机架实例五。正弦机构3作机架1作机架曲柄摇杆机构.双滑块机构椭圆机构动画S B敢榔桶机构构30,、呼里里 平面连杆机构及其设计5看赢实例六双移动副机构正弦机构*一/正弦机构P双滑块机构正切机构双转块机构（十字滑婪机构）动画i机械原理 平面连杆机构及其设计2. 4运动副元素包容关系的逆换323, 4包容关系互换摆动导杆机构曲柄摇块机构;机械原理平面连杆机构及其设计 8-3平面四杆机构的基本知识二一运动特性二传力特性。不同的四杆机构具有不同的运动特性和传力特性 。同一种四杆机构，不同的运动尺寸具有不同的运动和传力特性机师原里一平面连杆机构及其设计一、运动特性L曲柄存在条件2_急回特征3运动连续性34I机械原理 平面连杆机构及其设计1.曲柄存在条件*平面四杆机构的基本型式是较链四杆机构钱链四杆机构根据连架杆能否整周转动又分为:9曲柄摇杆机构9双曲柄机构9双摇杆机构是否存在曲柄,与各 杆的相对长度有关。下为周转副的条件假设A位置（拉直共线），/。中:a+db+cA3 位置(重叠共线)，AK。中: bd-a)+c f a+bH+cc4(da)+b f a+cH+bc、式两两相加得：ag, acy aM/（4B为最短杆）A为周转副的条件2）组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。1）最短杆+最长杆W其余两杆长度和（杆长条件）;36B也为周转副机械原理平面连杆机构及其设计ADA、B为周转副C、D为摆转副曲柄摇杆机构双摇杆机构AD37i曲柄存在条件除了满足杆长条件，,还与机架的选择有关 /已知各杆长度/双摇杆/曲柄摇杆双曲柄y39题1:判断机构类型5060课堂练习39课堂练习41a = 240 mm, b = 600Ba4dA2bC3题2：8-6 如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为mm, c=400 mm, d = 500 mmo试问：1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？ 2）若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双 摇杆机构？如何获得？ 3）若三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得 曲柄摇杆机构源的取值范围应为何值？4）若a、b、的长度不变，。的 长度可变，取3为机架，要获得 双摇杆机构，。的取值范围应为 何值？,、呼里里 平面连杆机构及其设计卜莉5论下列机构的曲柄存在条件？Ba) a bc) a t2, v2v1。行程速比系数K% CC)11) 4180 +0一 LX M乙X .XVi CC) t) a、 180 0K-16 = 180。K + l K=l,无急回特性 etKt急回特征越显著:问题讨论下列机构有无急回特性，若有，标出极位夹角93.运动连续性主动件连续运动时,从动件也能连续占据预定的各个位置从动件运动的可行域及非可行域从量隼菱动连续*驾喜阿,逑舞卷。可行域的确定r 噱7rmax =，AB +，BCrmin =，BC -，AB机械原理平面连杆机构及其设计二、传力特性L压力角和传动角2_死点3_小结I机械原理平面连杆机构及其设计1.压力角和传动角J :方正交分解为月和工 ：压力角a：/从动件受力点受力方向b2 与速度方向所夹之锐角 ：传动角：Y =90。-a, 、 锐角，从动件上 : Ft =Fcos a =Fsin y Fn =Fsin a =Fcos y:运动中，压力角和传动角是变化的:传力要求Y min 2 40。 Y min出现位置：曲柄与机架共线。结论：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,传动角最小最小传动角计算2BD -a1 +d2 -2ad cos(p-b2 +c2 - 2bc cosy BCOS / =b + c + cos (p (i d2bc分析:ayBDCD 中J / B”*CbYY2bcb- +c2 -(d +a)22bc9 =180 - cos(P = -1- COS Y -Y maxY min出现位置：曲柄与机架共线：第一次重叠共线时：2 9 1。 /f=ZBnCnP = arccos十。-a)第二次重叠共线时：p =180y= NB，。D = arccos 或 /n = 180-/f结论：1 若Y max90，则 Ymil = Y min2 若上年90，则 Y=180。- 丫皿*Y min：0，贝( V = Y min i Ymin= min(y, y)3 若丫皿/90%贝！1ymm=180。_ ym氯机械原理 平面连杆机构及其设计 -（问题讨论：标出下列机构在图示位置的压力角a、传动角丫及最小传动角I机械原理平面连杆机构及其设计2力矩=力乂力臂而力臂=012.死点；死点:传动角为零/0（连杆与从动件共线），机构顶死:克服死点的措施利用构件惯性力: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机械原理平面连杆机构及其设计（死点的利用实例:夹具飞机起落架机构折叠家具机构机械原理平面连杆机构及其设计课堂练习判断下列机构有无死点位置?#8-4平面四杆机构的设计.连杆机构设计的基本问题基本问题:根据给定的要求，选定机构的型式；（机构的选型） 确定各构件的运动尺寸。基本任务:满足要求的运动规律;满足其它各种附加条件，如曲柄存在条件、传力条件、运动连续性要求等。设计方法53图解法、解析法、实验法设计问题归类：(1)满足预定的运动规律要求 套现两连架杆若干对应位置)“函数生成机构的设计”(2)满足预定的连杆位置要求“刚体导引机构的设计”54设计问题归类：(3)满足预定的轨迹要求“轨迹生成机构的设计”(4)对有急回运动要求的机构，实现给定的行程速比系数K“急回机构的设计“57B1BA c I 0C2 .用解析法设计四杆机构3 .用作图法设计四杆机构3.1 按连杆预定位置设计四杆机构 已知活动较链中心的位置 已知：连杆长Lc及若干预定位置 待求：1AB、，AD 关键：求固定钱链4和。Q）已知活动较链中心的位置给定连杆两个预定位置。四杆机构ABigD为所求。有无穷多个解，应添加其它条件59知：固定较链A和2连杆上的标线的若干预定位置 待求：1AB、1Be、 关键：求活动较链B和。原理：机构的倒置改取连杆为“机架”，则原机构中的固定钱链A、。将变成活动较链；则设计问题转化成前述“已知活动较链中心若干位置，求固定较链”:作法:将原机构的第二个位置的构型视为刚体进行移动，使与A鸟 相重合，从而求得“活动钱链”A、。的第二个位置D612）已知固定较链中心的位置知：固定较链A和2连杆上的标线的若干预定位置待求：、1Be、关键：求活动较链B和。F1#，AB =. AB lBCF】3.4按给定的行程速比系数K设计四杆机构 上键：极位、极位夹角与KK1e = i8oxK + 1在极限位置,ACi =KC AK, AC2=BC + AB曲柄摇杆机构（曲柄为原动件）已知：行程速比系数K,摇杆长及摇杆摆角2 侍求：lAB、lBC、lAD9 = 180x K + l问题：.：只有确定，A点待定。如何确定A点？关键：找点，使满足NgAC2= 067曲柄摇杆机构（曲柄为原动件）已知：行程速比系数K,摇杆长及摇杆摆角2 待求：lAB、lBC、lAD取 l=( CDmm）作图量得AC殉ACACi=BC-ABiAC2=BC + ABrBC=l(AC2+ACiAB=i(AC2-ACi2Voab = 4厂 A8 lBC = / BClAD =4 AD（偏置）曲柄滑块机构（曲柄为原动件）：已知：滑块行程凡行程速比系数K和偏距。（偏置）曲柄滑块机构（曲柄为原动件）(%(3)摆动导杆机构69已知：机架长行程速比系数K待求：lABe = i8oxK + l(P = 0ab =，ac sin