机械第二章连接机构.ppt

1、机械设计基础D,第二章 连杆传动,机械设计教研室,The Foundations of Machine Design,本章内容,2 铰链四杆机构的基本形式及其特性,3 铰链四杆机构的尺寸关系及演化形式,5 连杆传动的结构与多杆机构简介,1 连杆传动的组成、应用及特点,4 平面四杆机构的设计,第八章 连杆机构,1 连杆传动的组成、应用及特点；,契贝谢夫四足步行机构,福特Focus RS8,福特100,缝纫机,飞机起落架,如牛头刨床,一、 连杆传动的组成概述,1 连杆传动的组成、应用及特点；,由若干刚性构件用铰链（回转副）或导轨（移动副） 联接而成的一种传动装置,二、 连杆传动的应用,连杆传动,回

2、转运动,往复摆动,往复移动,运动规律或轨迹,应用：往复式运输机、飞机起落架、搅拌机、 牛头刨床、汽车车门启闭机构、其它等,1 连杆传动的组成、应用及特点；,连杆传动所组成的构件大多数呈杆状,三、 连杆传动的特点,优点,缺点,1 连杆传动的组成、应用及特点；,2 铰链四杆机构的基本形式及其特性,第八章 连杆机构,一、铰链四杆机构的基本组成,2 铰链四杆机构的基本形式及其特性,4：机架 1：连架杆 3：连架杆 2：连杆,曲柄：3600回转 摇杆：只能作往复摆动的连架杆,二、铰链四杆机构的基本形式,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构,2 铰链四杆机构的基本形式及其特性,二、铰链四杆机构的基本形式,

3、（一）：曲柄摇杆机构,二、铰链四杆机构的基本形式,（一）：曲柄摇杆机构,二、铰链四杆机构的基本形式,（一）：曲柄摇杆机构,（一）：曲柄摇杆机构的基本特征,1、摇杆的极限位置和摆角,（一）：曲柄摇杆机构的基本特征,1、摇杆的极限位置和摆角,AB旋转一周,C1D、C2D之间夹角为摇杆摆角,2、急回运动,（一）：曲柄摇杆机构的基本特征,2、急回运动,（一）：曲柄摇杆机构的基本特征,顺时针从AB1-AB2时,1800+,所需时间为t1,顺时针从AB2-AB1时,1800,所需时间为t2,2,1,2、急回运动,（一）：曲柄摇杆机构的基本特征,t1t2,o,o,o,(K为行程速比系数）,如牛头刨床,应用：

4、利用快速的空回行程， 可提高生产率。,3、压力角和传动角,（一）：曲柄摇杆机构的基本特征,F,压力角的大小是判断机构传动性能好坏的标志。,3、压力角和传动角,（一）：曲柄摇杆机构的基本特征,压力角：,作功的力：Fcos,不作功的力：Fsin, 越大 ：铰链C和D中的摩擦越大、磨损越快、传动效率降低、传动费劲、甚至发生自锁现象, 越小越好,为便于度量，常用传动角。,传动角：连杆与从动摇杆间所加锐角，也是的余角 。, = 90 - , 对传动有利,设计时，应保证min40,最小传动角位置：曲柄与机架共线位置。,ABCD：min=BCD,AB”C”D：”min=180-B”C”D（若为钝角）,min

5、 =min min 、 ”min,图示缝纫机传动机构，踏板为原动摇杆，曲轴为从动曲柄。,使用中可能出现：踏不动或带轮反转现象?,连杆与曲柄共线，F通过铰链中心A，无法驱动曲柄。,由机构死点位置造成,死点：连杆与从动曲柄（或从动摇杆）共线。,4、死点位置,（一）：曲柄摇杆机构的基本特征,4、死点位置,（一）：曲柄摇杆机构的基本特征,在摇杆处于极限位置,连杆2与从动曲柄1共线,当摇杆为主动件,忽略质量和转动惯性,该力对A点不产生力矩,死点位置,死点出现条件：1：共线；2：主动件为摇杆,4、死点位置,（一）：曲柄摇杆机构的基本特征,消除死点 解决方法：,采用飞轮利用惯性 辅助机构施加外力 联动机构错

6、开死点,利用死点：,两个连架杆均为曲柄。,平行双曲柄机构：两相对构件等长。,正平行四边形机构：对边平行,反平行四边形机构：不平行,BC平移，不旋转。,应用：天平、蒸汽机车,（二）：双曲柄机构的基本特征,蒸汽机车车轮联动装置原理示意图,特点：两连架杆均为摇杆。,等腰梯形机构两摇杆等长,应用：汽车前轮转向机构,（三）：双摇杆机构的基本特征,（三）：双摇杆机构的基本特征,3 铰链四杆机构的尺寸关系及演化形式,第八章 连杆机构,3 铰链四杆机构的尺寸关系及演化形式,一、用解析法判断铰链四杆机构三种形式,A,B,C,D,B,/,B,/,C,/,C,/,1,L,1,2,L,1,L,3,3,L,4,4,A,

7、B,C,D,B,/,B,/,C,/,C,/,1,L,1,2,L,1,L,3,3,L,4,4,A,B,C,D,B,/,B,/,C,/,C,/,1,L,1,2,L,1,L,3,3,L,4,4,保证曲柄与机架实现两次共线，即存在BCD和B”C”D。,BCD中：,l4-l1+l2l3, l1+l3l2+l4,l4-l1+l3l2, l1+l2l3+l4,B”C”D中：,l1+l4l2+l3,三式两两相加：,l1l4,l1l2,l1l3,存在一个曲柄的条件（曲柄摇杆机构条件）： l最短杆+ l最长杆 l其余1+ l其余2 (存在曲柄的必要条件) 曲柄为最短杆（最短杆为连架杆）。,一、用解析法判断铰链四杆

8、机构三种形式,A,B,C,D,B,/,B,/,C,/,C,/,1,L,1,2,L,1,L,3,3,L,4,4,铰链四杆机构三种形式的判断方法,以最短杆作机架双曲柄机构,以最短杆相对的杆作机架(最短杆作连杆)双摇杆机构,满足：l最短杆+l最长杆l其余1+l其余2时：,课堂练习,二、铰链四杆机构形式之演化,3 铰链四杆机构的尺寸关系及演化形式,回转副转化成移动副,改变固定件,扩大回转副,两个移动副,演化铰链四杆机构,1、回转副转化成移动副,（a）,1、回转副转化成移动副,（b）,1、回转副转化成移动副,（c）,1、回转副转化成移动副,（d）,偏置曲柄滑块机构,3 铰链四杆机构的尺寸关系及演化形式,

9、二、铰链四杆机构形式之演化,3 铰链四杆机构的尺寸关系及演化形式,回转副转化成移动副,取不同构件为固定件,扩大回转副,两个移动副,演化铰链四杆机构,曲柄滑块机构,l1l2：转动导杆,l1l2：摆动导杆,2、取不同构件为固定件,牛头刨床,二、铰链四杆机构形式之演化,3 铰链四杆机构的尺寸关系及演化形式,回转副转化成移动副,取不同构件为固定件,扩大回转副,两个移动副,演化铰链四杆机构,3、扩大回转副,3、扩大回转副,曲柄滑块机构,曲柄摇杆机构,二、铰链四杆机构形式之演化,3 铰链四杆机构的尺寸关系及演化形式,回转副转化成移动副,取不同构件为固定件,扩大回转副,两个移动副,演化铰链四杆机构,4、 两

10、个移动副,正弦机构,双滑块机构,双转块机构,第八章 连杆机构,4 平面四杆机构的设计,平面四杆机构设计任务,运动条件,机构尺寸参数,满足特定的功能要求,几何条件,动力条件,平面四杆机构设计类型,平面四杆机构设计方法,解析法,图解法（作图法）,实验法,精度高，应用最为广泛；,简便直观，但设计精度低；,试凑，精度低，必要时采用。,平面四杆机构设计（一）,一、按给定从动件的位置设计平面四杆机构,1、已知滑块的两个极限位置（即行程H）， 设计对心曲柄滑块机构,C1与AB1共线时，有: LAC1=L2-L1 (2),C2与AB2共线时，有: LAC2=L1L2 (1),H=LAC2-LAC1=（L1L2

11、）（L2-L1） =2L1 (3),由上图分析可知,L1=H/2_有无数多组解。,设L2/L1,L2=*L1,(4),B,C,4,3,H,C,1,C,2,由H可定C1与C2,在A点以L1为半径作园,在园上取一点B,在B点以L2为半径作园,与AC2交于C点,设计步骤,一、按给定从动件的位置设计平面四杆机构,2、已知摇杆的长度L3及其两个极限位置（摆角）， 设计曲柄摇杆机构,LAC1=L2-L1 (2),LAC2=L1L2 (1),由上图分析可知,L1=（LAC2-LAC1)/2 L2= (LAC2+LAC1)/2,(3),设计步骤,A,C,D,B,1,B,2,C,2,C,1,1,2,3,4,任取

12、一位置为D点,任取一A点位置,连接AC1和AC2,计算出L1和L2,以A为园心，L1为半径作园,量取AC1和AC2长度,交于B1和B2点,曲柄摇杆机构,检查各杆长度是否满足曲柄摇杆机构的尺寸关系？ 检查传动角是否满足要求？,3、已知连杆长度及其两个位置，设计铰链四杆机构,一、按给定从动件的位置设计平面四杆机构,A,D,铰链A、D位于连杆对应点连线的垂直平分线上。,只给定连杆两个位置时，有无穷解。,若给定连杆的三个位置，则有唯一解。,3、已知连杆长度及其两个位置，设计铰链四杆机构,一、按给定从动件的位置设计平面四杆机构,已知:摇杆长度,摆角和行程速比系数K,设计曲柄摇杆机构。,二、按给定行程速比系数设计,设计步骤 ： 1）根据行程速比系数K,求极位夹角 ;,D,A,2）任选固定铰链中心D，确定l4两个极限位置C1D C2D;,3）连接C1C2, C2C1O =90- ,C1C2O =90- ;,4) 以O为圆心 OC2为半径作圆, 并在圆上任选铰链A的位置;,5）由共线关系作出l1 、l2、 l3 。,三、给定两连架杆的对应位置设计四杆机构,1、 解析法,a、给定两组对应位置：无穷解 b、给定三组对应位置：精确解 c、多余三组对应位置：近似解,设：l1=1 利用各杆投影关系,2 、几何实验法,鹤式起重机,搅拌机,四、按给定点的轨迹设计四杆机构,四杆机构运转时，连杆上任一点都将在