第3章-连杆机构分析PPT课件

1、 了解平面四杆机构的基本形式及演化形式。 掌握平面四杆机构的工作特性及在工程实际中的应用。 掌握平面四杆机构的实际方法。 知识目标 第1页/共72页 掌握曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构的概念及应用。 会分析铰链四杆机构的演化形式及应用。 会根据工作要求设计平面四杆机构。 能力目标 第2页/共72页连杆机构 是刚性构件通过低副连接而形成的机构，又称为低副机构。平面连杆机构 活动构件均在同一平面或在相互平行的平面内运动的连杆机构称为平面连杆机构。第3页/共72页 学会判断平面四杆机构的基本形式。 掌握铰链四杆机构的演化形式及应用。 学习要点 3.1 平面连杆机构的基本形式及其演化第4页/共7

2、2页3.1 平面连杆机构的基本形式及其演化 工程中常用的平面连杆机构是平面四杆机构。第5页/共72页平面四杆机构铰链四杆机构 (全转动副)含有移动副的平面四杆机构 3.1 平面连杆机构的基本形式及其演化第6页/共72页机架：固定不动的构件为机架。 如图所示的AD杆。第7页/共72页连架杆：与机架相联的构件为连架杆； 如图所示的AB杆和CD杆。第8页/共72页铰链四杆机构 运动副都是转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构。3.1.1 铰链四杆机构的基本形式第9页/共72页曲柄：连架杆中，能绕机架的固定铰链作整周转动的称为曲柄。如图所示的AB杆。第10页/共72页摇杆：连架杆中，仅能在一定角度范围内

3、往复摆动的称为摇杆。如图所示的CD杆。第11页/共72页连杆：不与机架相连的构件称为连杆。 如图所示的BC杆。第12页/共72页铰链四杆机构 (全转动副)曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 3.1.1 铰链四杆机构的基本形式第13页/共72页铰链四杆机构的三种基本形式： 1.1.曲柄摇杆机构 两连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。 曲柄 摇杆 连杆 机架第14页/共72页应用雷达天线俯仰角调整机构第15页/共72页应用脚踏砂轮机机构 第16页/共72页2.2.双曲柄机构两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构，称双曲柄机构。 曲柄曲柄第17页/共72页应用插床六杆机构第18页/共72

4、页 平行四边形机构有以下三个运动特点:（1）两曲柄转速相等 机车车轮联动机构 第19页/共72页（2）连杆始终与机架平行 天平机构第20页/共72页（2）连杆始终与机架平行摄影车升降机构 第21页/共72页 （3）运动的不确定性 平行四边形机构第22页/共72页 为了克服运动的不确定性，可以对从动曲柄施加外力，或利用飞轮及构件本身的惯性作用。也可以采用辅助曲柄等措施解决. 带有辅助构件的平行四边形机构 第23页/共72页反平行四边形机构 即连杆与机架的长度相等，两个曲柄长度相等所组成的转向相反的双曲柄机构.反平行四边形机构第24页/共72页反平行四边形机构 车门启闭机构第25页/共72页3.3

5、.双摇杆机构两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。 起重机机构第26页/共72页应用车辆前轮转向机构第27页/共72页铰链四杆机构 (全转动副)曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 3.1.1 铰链四杆机构的基本形式第28页/共72页3.1.2 3.1.2 铰链四杆机构的演化含 有一个移动副的平面四杆机构曲柄摇杆机构到曲柄滑块机构的演化 第29页/共72页3.1.2 3.1.2 铰链四杆机构的演化含 有一个移动副的平面四杆机构曲柄摇杆机构到曲柄滑块机构的演化 第30页/共72页3.1.2 3.1.2 铰链四杆机构的演化含 有一个移动副的平面四杆机构曲柄摇杆机构到曲柄滑块机构的演化 第

6、31页/共72页3.1.2 3.1.2 铰链四杆机构的演化含 有一个移动副的平面四杆机构曲柄摇杆机构到曲柄滑块机构的演化 第32页/共72页3.1.2 3.1.2 铰链四杆机构的演化含 有一个移动副的平面四杆机构 1.曲柄滑块机构 由曲柄、连杆、滑块和机架组成的机构，称为曲柄滑块机构。 第33页/共72页偏置曲柄滑块机构 滑块轨道中心线偏离曲柄的转动中心A对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 滑块轨道中心线通过曲柄的转动中心A曲柄滑块机构分类第34页/共72页 2.2.偏心轮机构 由偏心轮、连杆、滑块和机架组成的机构称为偏心轮机构。偏心轮机构 第35页/共72页3.导杆机构 由曲

7、柄、导杆、滑块和机架组成的机构，称为导杆机构。第36页/共72页3.导杆机构 若机架长度AB小于曲柄长度BC，即ABBC，则导杆4能作整周转动，因此称为转动导杆机构。(1)转动导杆机构第37页/共72页 若取机架长度大于曲柄长度，即ABBC，则导杆4只能做往复摆动，形成摆动导杆机构。3.导杆机构 (2)摆动导杆机构第38页/共72页应用简易刨床的导杆机构 牛头刨床的导杆机构 第39页/共72页4.摇块机构 若将对心曲柄滑块机构中的连杆BC作为机架，滑块只能绕C点摆动，就得到曲柄摇块机构，简称摇块机构。 摇块机构第40页/共72页应用吊车 第41页/共72页 5.定块机构 若将偏置曲柄滑块中的滑

8、块3作为机架，BC杆成为绕转动副C摆动的摇杆，AC杆成为滑块做往复移动，就得到摇杆滑块机构，又称为定块机构。 定块机构 第42页/共72页应用手摇唧筒 第43页/共72页含有移动副的平面四杆机构 曲柄滑块机构 偏心轮机构 导杆机构 摇块机构 定块机构第44页/共72页平面连杆机构铰链四杆机构 (全转动副)含有移动副的平面四杆机构 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 曲柄滑块机构 偏心轮机构 导杆机构 摇块机构 定块机构第45页/共72页 能够运用平面四杆机构存在曲柄的条件判断机构的类型。 掌握机构的急回特性、压力角、传动角及死点的概念，并能够在运动简图上进行标注。 学习要点 3.2 3.2

9、平面四杆机构存在曲柄 的条件及基本特性 第46页/共72页3.2 3.2 平面四杆机构存在曲柄 的条件及基本特性 3.2.1 铰链四杆机构存在曲柄的条件（1）连架杆和机架中必有一杆为最短杆（简称最短杆条件）（2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和（简称长度和条件） 此条件亦称杆长条件。第47页/共72页 a+cb+d a+db+c a+bc+d 将上述三式中每两式相加并简化，可得 ab ac ad 铰链四杆机构曲柄存在条件第48页/共72页 通过分析可得如下结论: （1）铰链四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则根据机架选取的不同，可有下列三种情况

10、第49页/共72页 取与最短杆相邻的杆为机架，则最短杆为曲柄，另一连架杆为摇杆，组成曲柄摇杆机构 第50页/共72页 取最短杆为机架，则两连架杆均为曲柄，组成双曲柄机构 第51页/共72页 取最短杆对面的杆为机架，则两连架杆均为摇杆，组成双摇杆机构第52页/共72页 通过分析可得如下结论:（2）铰链四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取哪一杆为机架，都没有曲柄存在，均为双摇杆机构。第53页/共72页3.2.2.急回特性 急回特性 当主动件等速转动时，做往复运动的从动件在返回行程中的平均速度大于工作行程的平均速度的特性 。第54页/共72页3.2.2.急回特性 摆

11、角 极位夹角第55页/共72页急回特性用行程速比系数 K表示，即K =180 + 180 - K值的大小取决于极位夹角 ，角越大，K值越大，急回运动特性越明显；反之，则愈不明显。当= 0时，K=1 ，机构无急回特性。 第56页/共72页 偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构也具有急回特性。值得注意的是在摆动导杆机构中=。机构急回特性的判定 第57页/共72页3.2.3 压力角与传动角压力角：作用在从动件摇杆CD上的力F，与该力作用点C运动线速度vc 之间所夹的锐角CvtFnFFCvtFnFFCvtFnFFCvtFnFFCvtFnFF第58页/共72页3.2.3 压力角与传动角传动角:压力角的余角即连

12、杆与从动件间所夹的锐角。 CvtFnFFCvtFnFF第59页/共72页3.2.3 压力角与传动角 压力角越小，传动角越大，机构的传力效果越好。 CvtFnFFCvtFnFF 由此可见，压力角和传动角是反映机构传力性能的重要标志。 第60页/共72页3.2.3 压力角与传动角 规定工作行程中的最小传动角 min 4050。 CvtFnFFCvtFnFF第61页/共72页 分析表明，在曲柄摇杆机构中，min可能出现在曲柄与机架共线的两个位置时，一般可通过计算或作图量取此二位置的传动角，其中的小值即为min。 曲柄摇杆机构的压力角和传动角第62页/共72页 在曲柄滑块机构中，若曲柄AB为主动件时，

13、最小传动角min 出现在曲柄AB垂直于滑槽中心线位置时。 最小传动角min 计算公式为对心曲柄滑块机构: min =arccosr/l 偏置曲柄滑块机构: min =arccosr+e/l 偏置曲柄滑块机构的最小传动角第63页/共72页 3.2.4 3.2.4 死点位置 在曲柄摇杆机构中，若摇杆为主动件，当摇杆处于两极限位置时，从动曲柄与连杆共线，主动摇杆通过连杆传给从动曲柄的作用力通过曲柄的转动中心，此时曲柄的压力角=90，传动角=0，因此无法推动曲柄转动，机构的这个位置称为死点位置。曲柄摇杆机构的死点位置 第64页/共72页 在工程上有时也需利用机构的死点位置来进行工作。例如飞机的起落架、

14、折叠式家具和夹具等机构。钻床夹具 第65页/共72页 学会按给定三个或两个连杆位置设计平面四杆机构。 学会按给定急回特性系数设计平面四杆机构。 学习要点 3.3 3.3 平面四杆机构的设计第66页/共72页3.3 3.3 平面四杆机构的设计平面四杆机构设计的基本问题是 根据机构工作要求，结合附加限定条件，确定绘制机构运动简图所必需的参数，包括各构件的长度尺寸及运动副之间相对位置。平面四杆机构设计的方法 图解法、实验法和解析法。本节介绍图解法。第67页/共72页3.3.1 3.3.1 按给定的连杆位置设计平面四杆机构 1.1.按给定的连杆三个位置设计平面四杆机构 已知铰链四杆机构中连杆的长度及三个预定位置，要求确定四杆机构的其余构件尺寸。 两连架杆与机架组成转动副的中心A、D，分别在BmBn和CmCn的中垂线上 分析 问题的关键是确定两连架杆与机架组成转动副的中心A、D。第68页/共72页按给定的连杆三个位置设计四杆机构 1.1.按给定的连杆三个位置设计平面四杆机构 3.3.1 3.3.1 按给定的连杆位置设计平面四杆机构第69页/共72页 2.2.按给定的连杆二个位置设计平面四杆机构 已知铰链四杆机构中连杆的长度及二个预定位置，要求确定四杆机构的其余构件尺寸。