机械设计基础四杆机构资料

1、会计学1机械设计基础四杆机构资料机械设计基础四杆机构资料第1页/共43页 平面连杆机构：由若干个构件以低副（转动副和移动副）连接而成，且所有构件在相互平行平面内运动的机构，也称平面低副机构。 平面四杆机构：最简单的平面四杆机构是由四个构件组成的，简称平面四杆机构。 铰链四杆机构：构件间用四个转动副相连的平面四杆机构。第2页/共43页n（5）能方便地实现转动、摆动和移动等基本运动形式及相互转换第3页/共43页当构件数和运动副较多时，传动的精度和效率较低。当构件数和运动副较多时，传动的精度和效率较低。 低副中存在间隙，容易产生累积误差，当构件数和运动低副中存在间隙，容易产生累积误差，当构件数和运动

2、不易精确实现复杂的运动规律，且设计较为复杂。不易精确实现复杂的运动规律，且设计较为复杂。第4页/共43页图2-1 铰链四杆机构第5页/共43页曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构铰链四杆机构根据根据连架杆连架杆运动形式的不同，运动形式的不同， 相对机架能做整周转动的称为相对机架能做整周转动的称为曲柄曲柄，只能在一定角度范围内往复摆动的称为只能在一定角度范围内往复摆动的称为摇杆摇杆。这样，铰链四杆机构可分为三种基本形式：这样，铰链四杆机构可分为三种基本形式：第6页/共43页第7页/共43页图2-3 雷达天线俯仰角的调整机构图2-4 缝纫机脚踏机构第8页/共43页第9页/共43页第10页/共43页双曲

3、柄机构双曲柄机构的传动特点的传动特点是：当主动是：当主动曲柄匀速转曲柄匀速转动时，动时，从动曲柄一从动曲柄一般作变速转般作变速转动。动。第11页/共43页图2-5 惯性筛机构第12页/共43页图2-6 平行四边形机构和反平行四边形机构在双曲柄机构中，若相对的两杆平行且长度相等，则称为平行四边形机构在双曲柄机构中，若相对的两杆平行且长度相等，则称为平行四边形机构，在双曲柄机构中，若两相对杆的长度分别相等，但不平行，则称为反平行四边形机构在双曲柄机构中，若两相对杆的长度分别相等，但不平行，则称为反平行四边形机构。第13页/共43页e）车门启闭机构 图2-6双平行曲柄机构反平行四边形机构和平行四边形

4、机构的应用第14页/共43页双摇杆机构双摇杆机构的传动特点的传动特点是：可将一是：可将一种摆动转换种摆动转换成另一种摆成另一种摆动动。第15页/共43页飞机起落架机构飞机起落架机构 第16页/共43页图2-7 轮式车辆的前轮转向机 第17页/共43页二、二、 铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化 1. 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 平面铰链四杆机构可通过变更构件长度和形状、变更平面铰链四杆机构可通过变更构件长度和形状、变更机架和扩大转动副等途径演化成其他平面连杆机构。机架和扩大转动副等途径演化成其他平面连杆机构。第18页/共43页2.导杆机构导杆机构 曲柄滑块机构取构件曲柄滑块机构取构件1为固定构

5、件演化而来。为固定构件演化而来。 曲柄滑块机构曲柄滑块机构3.摇块机构摇块机构 曲柄滑块机构取构件曲柄滑块机构取构件2为固定构件演化而来。为固定构件演化而来。 4.定块机构定块机构 曲柄滑块机构取构件曲柄滑块机构取构件3为固定构件演化而来。为固定构件演化而来。 导杆机构导杆机构 摇块机构摇块机构 定块机定块机构构 第19页/共43页汽车自动卸料机构第20页/共43页5.偏心轮机构偏心轮机构 偏心轮机构偏心轮机构 第21页/共43页一、一、 铰链四杆机构存在曲柄的条件铰链四杆机构存在曲柄的条件 1. 1. 整转副的存在条件整转副的存在条件 即即 在在 中中DAC3124)(llll4123)(l

6、lll在在 中中4321llll21ll DAC 31ll 41ll 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和； 整转副是由最短杆与其邻边组成的。整转副是由最短杆与其邻边组成的。铰链四杆机构有整转副存在的条件铰链四杆机构有整转副存在的条件 第22页/共43页第23页/共43页第24页/共43页二、学习指导lmax+lmin l余1+l余2不存在曲柄双摇杆机构双摇杆机构双曲柄机构曲柄摇杆机构可能有曲柄固定件是否最短构件最短构件的邻边最短构件的对边图3-9第25页/共43页二、二、 急回特性与行程速比系数急回特性与行程速比系数 1. 摇杆摆

7、角摇杆摆角 摇杆在两极限位置的夹角摇杆在两极限位置的夹角2. 极位夹角极位夹角 对应摇杆两极限位置，曲柄两位置所夹的锐角。对应摇杆两极限位置，曲柄两位置所夹的锐角。3. 行程速比系数行程速比系数 K0021211212180180ttttK111800KK或或第26页/共43页三、三、 压力角和传动角压力角和传动角 c1. 压力角压力角 ：作用在从动件上作用在从动件上 点的驱动力点的驱动力 与该点绝与该点绝对速度对速度 之间所夹的锐角。之间所夹的锐角。CFc2. 传动角传动角 ：压力角压力角 的余角（即连杆和从动摇杆所夹的余角（即连杆和从动摇杆所夹的锐角）的锐角） 第27页/共43页四、四、

8、死点位置死点位置 c 如图所示的曲柄摇杆机构，如果以如图所示的曲柄摇杆机构，如果以摇杆摇杆3为原动件为原动件，曲柄曲柄1为从动件，在摇杆摆到极限位置，连杆为从动件，在摇杆摆到极限位置，连杆2与曲柄与曲柄1两两次共线，从动件的传动角次共线，从动件的传动角 ，即连杆传给曲柄的力，即连杆传给曲柄的力通过铰链中心，不论此力多大，均不能使曲柄转动。机通过铰链中心，不论此力多大，均不能使曲柄转动。机构的这种传动角为零的位置称为构的这种传动角为零的位置称为死点死点位置。位置。00第28页/共43页c 当机构处于死点位置时，机构的从动件将出现卡死或当机构处于死点位置时，机构的从动件将出现卡死或运动不确定现象。

9、运动不确定现象。 如图所示的缝纫机踏板机构，实际使用时常会出现踏如图所示的缝纫机踏板机构，实际使用时常会出现踏不动或倒车现象，在正常运转时，借助带轮的惯性作用，不动或倒车现象，在正常运转时，借助带轮的惯性作用，可以使曲柄顺利通过死点位置。可以使曲柄顺利通过死点位置。 如图所示的钻床夹具，当工件如图所示的钻床夹具，当工件5被夹紧时，处于死点被夹紧时，处于死点位置可夹紧工件。位置可夹紧工件。 缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构 钻床夹具的夹紧机构钻床夹具的夹紧机构 第29页/共43页第30页/共43页第三节第三节 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计 平面四杆机构的设计主要是根据给定的运动条件，选平面四

10、杆机构的设计主要是根据给定的运动条件，选择机构的类型和确定机构运动简图中各构件的尺寸。在设择机构的类型和确定机构运动简图中各构件的尺寸。在设计中还应考虑结构条件计中还应考虑结构条件(如合适的杆长比和运动副结构与尺如合适的杆长比和运动副结构与尺寸寸)，动力条件，动力条件(最小传动角限制最小传动角限制)等。等。 按照给定从动件的运动规律设计四杆机构，即位置设计。按照给定从动件的运动规律设计四杆机构，即位置设计。如要求从动件具有一定的急回特性，要求满足某构件占如要求从动件具有一定的急回特性，要求满足某构件占据几个预定位置等。据几个预定位置等。 按照给定点的运动轨迹设计四杆机构，即轨迹设计。如按照给定

11、点的运动轨迹设计四杆机构，即轨迹设计。如要求起重机吊钩的轨迹为一直线，和面机的和面杆端按要求起重机吊钩的轨迹为一直线，和面机的和面杆端按预定轨迹运动等。预定轨迹运动等。第31页/共43页1. 按给定的行程速比系数设计四杆机构按给定的行程速比系数设计四杆机构 一、一、 图解法设计四杆机构图解法设计四杆机构 已知条件：已知条件：行程速比系数行程速比系数 ，摇杆长度，摇杆长度 及摆角及摆角 。K3l解：解：第32页/共43页2. 按给定连杆位置设计四杆机构按给定连杆位置设计四杆机构 造型机翻转机构设计造型机翻转机构设计 已知连杆两个位置的设计已知连杆两个位置的设计 第33页/共43页已知连杆三个位置

12、的设计已知连杆三个位置的设计 给定连杆给定连杆3个位置的设计个位置的设计 第34页/共43页1. 填空题(1) 曲柄摇杆机构中行程速比系数K的大小取决于 ，K值越大，机构的 越显著。 (2) 在曲柄摇杆机构中，当 与 共线时，机构可能出现最小传动角min 。(3) 在铰链四杆机构中，与机架用转动副相连接的杆称为 。(4) 在曲柄滑块机构中，若滑块作为主动件，当 时，机构会出现死点位置。(5) 铰链四杆机构曲柄存在的条件是 ； 。 四、复习题第35页/共43页 选择题(1) 平面连杆机构是由 组成的机构。(A) 高副； (B) 高副和低副； (C) 转动副； (D) 低副。(2) 平面连杆机构，

13、构件的最少数量是 。(A) 二件； (B) 三件； (C) 四件； (D) 五件。(3) 有急回运动性质的四杆机构是 。(A) 对心曲柄滑块机构； (B) 偏置曲柄滑块机构； (C) 摆动导杆机构。(4) 压力角可作为判断机构传力性能的标志，在平面连杆机构中，压力角越大，机构传力性能 。(A) 越差； (B) 不受影响； (C) 越好。(5) 曲柄摇杆机构的死点位置在 。(A) 原动杆与连杆共线； (B) 原动杆与机架共线； (C) 从动杆与连杆共线； (D) 从动杆与机架共线。四、复习题第36页/共43页 问答题 （1）何谓平面连杆机构？其基本型式有哪几种？ （2）铰链四杆机构的基本型式哪有

14、几种？ （3）何谓曲柄摇杆机构急回运动性质？何参数反映了机构的急回运动程度？ （4）曲柄摇杆机构具有死点位置的条件是什么？ （5）铰链四杆机构存在曲柄的条件是什么？ （6）在曲柄摇杆机构中，作图标出极位夹角、摆角、压力角 和传动角、机构的极限位置、死点位置及最小传动角 min；并能叙述上述概念的含义。 （7）何谓平面连杆机构的压力角和传动角？压力角的大小对平面连杆机构的工作有何影响？ （8）铰链四杆机构有几种演化方式？演化后的机构有何特点？四、复习题第37页/共43页四、复习题 计算题 根据图3-13中注明的尺寸计算并判断各铰链四杆机构的类型。图3-13图3-14 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构( 见图3-14)。要求踏板 CD 在水平位置上下各摆 10o ，且 lCD= 500mm，lAD= 1000mm 。试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度。第38页/共43页曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构铰链四杆机构根据根据连架杆连架杆运动形式的不同，运动形式的不同， 相对机架能做整周转动的称为相对机架能做整周转动的称为曲柄曲柄，只能在一定角度范围内往复摆动的称为只能在一定角度范围内往复摆动的称为摇杆摇杆。这样，铰链四杆机构可分为三种基本形式：这样，铰链四杆机构可分为三种基本形式：第39页/共43页飞机起落架机构飞机起落架机构 第40页/