平面连杆机构及设计学时.pptx
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1、第二章第二章 平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计F FA AB BC CD DM ME E 连杆机构及其传动特点连杆机构及其传动特点连杆机构连杆机构低副机构低副机构优点:优点:1.1.面接触,压强小面接触,压强小,承承 受大载荷。受大载荷。2.2.通过改变各构件相对通过改变各构件相对 长度可使从动件获得长度可使从动件获得 不同的运动规律。不同的运动规律。3.3.可实现各种不同的轨可实现各种不同的轨 迹要求。迹要求。缺点缺点:1.1.运动链长,产生积累误差,效运动链长,产生积累误差,效 率低。率低。2.2.存在动载荷,不宜高速传动存在动载荷,不宜高速传动内容:内容:1.1.平面四杆机构的类
2、型和应用。平面四杆机构的类型和应用。2.2.四杆机构的基础知识。四杆机构的基础知识。3.3.四杆机构的基本设计方法。四杆机构的基本设计方法。2-1 2-1平面四杆机构的基本型式、应用和演化平面四杆机构的基本型式、应用和演化一、铰链四杆机构的基本型式一、铰链四杆机构的基本型式组成:组成:构件构件1 1,3-3-连架杆连架杆构件构件 2 -2 -连杆连杆构件构件 4 -4 -机架机架曲柄:曲柄:能作整圈转动的连架杆。能作整圈转动的连架杆。摇杆:摇杆:只能在一定角度范围内摆动的只能在一定角度范围内摆动的 连架杆连架杆.1432周转副:周转副:组成转动副的两构件能整周相对组成转动副的两构件能整周相对
3、转动,该转动副称为周转副。转动,该转动副称为周转副。摆转副:摆转副:组成转动副的两构件不能整周组成转动副的两构件不能整周 对转动的转动副称为摆转副。对转动的转动副称为摆转副。基本型式:基本型式:3.3.双摇杆机构双摇杆机构1.1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 2.2.双曲柄机构双曲柄机构1 1、曲柄摇杆机构、曲柄摇杆机构4 41 12 23 3雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构4 41 12 23 3缝纫机的脚踏板机构缝纫机的脚踏板机构2 2、双曲柄机构、双曲柄机构4 41 15 53 32 26 6惯性筛惯性筛1 14 43 32 2平行四边形机构:平行四边形机构:有运动不确定因素。有运动不确定因
4、素。A AE EF FC CD DB B机车车轮的联动机构机车车轮的联动机构1 14 43 32 2反平行四边形机构:反平行四边形机构:车门开闭机构。车门开闭机构。3 3、双摇杆机构、双摇杆机构E ED DC CB BA A等腰梯形机构等腰梯形机构:用于汽车,拖拉机用于汽车,拖拉机的转向机构。的转向机构。铸造用的翻箱机构铸造用的翻箱机构基本基本型型式的应用式的应用二、铰链四杆机构的演化二、铰链四杆机构的演化1 1、改变构件形状和相对尺寸、改变构件形状和相对尺寸1 1)、曲柄滑块机构)、曲柄滑块机构C C4 41 12 23 3A AD DB B当当 时时的曲率的曲率4 41 12 23 3A
5、AD DC CB B当当 时时直线。直线。C C4 41 12 2A AB B3 3对心曲柄对心曲柄对心曲柄对心曲柄滑块机构滑块机构滑块机构滑块机构偏心曲柄偏心曲柄偏心曲柄偏心曲柄滑块机构滑块机构滑块机构滑块机构2 2)、双滑块机构)、双滑块机构C C4 41 12 2A AB B3 3当当直线直线C C4 41 12 2A AB B3 3C C4 41 12 2A AB B3 3双滑块机构种类:双滑块机构种类:1 14 43 32 2双滑块机构种类:双滑块机构种类:双滑块机构种类:双滑块机构种类:C C4 41 12 2A AB B3 32 2、扩大转动副、扩大转动副4 4C C1 12 2
6、A AB B3 3将将B B点转动副扩大点转动副扩大4 4C C1 12 2A AB B3 33 3、选用不同构件为机架所得机构、选用不同构件为机架所得机构4 4C C1 12 2A AB B3 34 41 12 2B BA A3 3C C取取取取1 1 1 1构件为机架构件为机架构件为机架构件为机架:当当当当 时,称为时,称为时,称为时,称为 摆动导杆机构摆动导杆机构摆动导杆机构摆动导杆机构。当当当当 时,称为时,称为时,称为时,称为 转动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构。1 14 4C C2 2A AB B3 33 3、选用不同构件为机架所得机构、选用不同构件为机架所得机构摆动
7、导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构3 3、选用不同构件为机架所得机构、选用不同构件为机架所得机构B B取取取取2 2 2 2构件为机架构件为机架构件为机架构件为机架:称为称为称为称为摇块机构摇块机构摇块机构摇块机构 或或或或翻斗车机构。翻斗车机构。翻斗车机构。翻斗车机构。4 41 12 2A A3 3C C1 14 4C C2 2A AB B3 3取取取取3 3 3 3构件为机架构件为机架构件为机架构件为机架:称为称为称为称为压水井机构压水井机构压水井机构压水井机构 或或或或定块机构。定块机构。定块机构。定块机构。B B2 23 3C C4 41 1A A1 14 4C C2 2A
8、AB B3 3 2-2 2-2 平面四杆机构的特性平面四杆机构的特性一、铰链四杆机构曲柄存在条件一、铰链四杆机构曲柄存在条件C C1 14 43 32 2b bd dc ca aD DB BA A设四杆机构设四杆机构ABCDABCD中各杆长分别为中各杆长分别为a,b,c,d.a,b,c,d.讨论:使讨论:使a a杆成为曲杆成为曲 柄的条件。柄的条件。设设adad,ad,且以且以d d为机架,同理可为机架,同理可导出:导出:综上所述,若使综上所述,若使a a为曲柄为曲柄:要满足杆长条件,同时曲柄与机架中要满足杆长条件,同时曲柄与机架中必有一杆为最短杆。必有一杆为最短杆。注注:曲柄存在的条件:曲柄
9、存在的条件:1 1、最短杆长度加最长杆长度之和小、最短杆长度加最长杆长度之和小 于或等于其余两杆长度之和。于或等于其余两杆长度之和。2 2、曲柄和机架中必有一杆为短杆。、曲柄和机架中必有一杆为短杆。推论:推论:当当“最短杆长度最短杆长度+最长杆长度最长杆长度 其其余两杆长度之和余两杆长度之和”时时,1.1.固定最短杆邻边:得曲柄摇杆机构固定最短杆邻边:得曲柄摇杆机构;2.2.固定最短杆固定最短杆 :得双曲柄机构得双曲柄机构;3.3.固定最短杆对边:得双摇杆机构。固定最短杆对边:得双摇杆机构。当当“最短杆长度最短杆长度+最长杆长度最长杆长度 其余其余两杆长度之和两杆长度之和”时,时,无论固定任何
10、杆件均得双摇杆机构。无论固定任何杆件均得双摇杆机构。1.1.固定最短杆邻边:固定最短杆邻边:得曲柄摇杆机构得曲柄摇杆机构;2.2.固定最短杆固定最短杆 :得双曲柄机构得双曲柄机构;3.3.固定最短杆对边:固定最短杆对边:得双摇杆机构。得双摇杆机构。上述推论的应用:上述推论的应用:(1 1)判断类型)判断类型;(2 2)设计杆长。)设计杆长。例例1 1:判断下图四杆机构的类型。:判断下图四杆机构的类型。a=40a=40d=100d=100c=70c=70b=60b=60解解:a+d=40+100=140b+c=60+70=130此机构为双摇杆此机构为双摇杆机构。机构。a+db+c例例2 2:已知
11、:机构各杆尺寸。求:已知:机构各杆尺寸。求:(1)(1)使使机构成为曲柄摇杆机构时机构成为曲柄摇杆机构时x x的取值范围的取值范围.(2)(2)使之成为双摇杆机构时使之成为双摇杆机构时x x的范围。的范围。解解:(1)(1)设设a a为最短杆为最短杆,d d为最长杆。为最长杆。x+100 60+70 x+100 60+70a=xa=xd=100d=100c=70c=70b=60b=60(2)(2)1)1)设设b b为最短杆,为最短杆,d d为最长杆:为最长杆:则:则:2)2)设设b b为最短杆,为最短杆,a a为最长杆:为最长杆:则:则:3)3)设设a a为最短杆:为最短杆:则:则:4)4)设
12、设a a为最长杆:为最长杆:则:则:5)5)设设a a为其余两杆之一:为其余两杆之一:则:则:该机构成为曲柄摇杆机构时,该机构成为曲柄摇杆机构时,x x取值范围为:取值范围为:成为双摇杆机构时,成为双摇杆机构时,x x取值范围为:取值范围为:二、急回特性二、急回特性DABCC1C2B2B11 1、极位、极位:当摇杆处在左,右两极端位置时,当摇杆处在左,右两极端位置时,对应整个机构所处的位置,即对应整个机构所处的位置,即 和和 称为极位。称为极位。y y2 2、极位夹角:、极位夹角:当机构处在极位时对应当机构处在极位时对应曲柄两位置之间所夹锐角,称为极位夹曲柄两位置之间所夹锐角,称为极位夹角。用
13、角。用 表示。表示。为摇杆在两极限位置的为摇杆在两极限位置的摆角。摆角。3 3、急回特性、行程速比系数、急回特性、行程速比系数k kDABCC1C2B2B1y y 曲柄匀速转动,摆杆变速摇动,急回曲柄匀速转动,摆杆变速摇动,急回运动如下:运动如下:曲柄:曲柄:AB1AB2,j j1 1=180=180o o+q+q,t1 t1t1 AB2AB1,j j2 2=180=180o o-q-q,t2摇杆摇杆:令:令:K-K-称为行程速比系数称为行程速比系数上式可导出:上式可导出:k1k1有急回运动;有急回运动;急回运动显著。急回运动显著。k k 具有急回具有急回运动机构有:运动机构有:e=0e=00
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