机械原理平面连杆机构及设计实用教案

1、会计学1机械机械(jxi)原理平面连杆机构及设计原理平面连杆机构及设计第一页，共73页。第1页/共72页第二页，共73页。 若干个构件若干个构件(gujin)全用低副联接而成的机全用低副联接而成的机构，也称之为低副机构。构，也称之为低副机构。一、一、 第2页/共72页第三页，共73页。第3页/共72页第四页，共73页。四杆机构四杆机构(jgu)六杆机构六杆机构第4页/共72页第五页，共73页。第5页/共72页第六页，共73页。第6页/共72页第七页，共73页。第7页/共72页第八页，共73页。第8页/共72页第九页，共73页。第9页/共72页第十页，共73页。第10页/共72页第十一页，共73

2、页。第11页/共72页第十二页，共73页。第12页/共72页第十三页，共73页。第13页/共72页第十四页，共73页。机架机架连杆连杆(lin n) 在连架杆中，能绕其轴线回转360者称为曲柄(qbng)；仅能绕其轴线往复摆动者称为摇杆。一、平面四杆机构一、平面四杆机构(jgu)的基本形式的基本形式1）曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构：一个连架杆为曲柄，另一个为摇杆。一个连架杆为曲柄，另一个为摇杆。2）双曲柄机构双曲柄机构：两连架杆均为曲柄。两连架杆均为曲柄。3）双摇杆机构双摇杆机构：两连架杆均为摇杆。两连架杆均为摇杆。4第14页/共72页第十五页，共73页。1、转动副转化、转动副转化(zhunhu)

3、为移动副为移动副44曲柄曲柄(qbng)滑块机滑块机构构铰链四杆机构铰链四杆机构第15页/共72页第十六页，共73页。2) 对心曲柄(qbng)滑块机构1) 偏置(pin zh)曲柄滑块机构第16页/共72页第十七页，共73页。sinABls 正弦正弦(zhngxin)机构机构曲柄曲柄(qbng)移动导杆移动导杆机构机构第17页/共72页第十八页，共73页。第18页/共72页第十九页，共73页。第19页/共72页第二十页，共73页。曲柄(qbng)摇块机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构曲柄曲柄机构机构第20页/共72页第二十一页，共73页。摇块机构广泛应用于摆动(bidng)式内燃机和液压驱动装置内

4、。如图所示自卸卡车翻斗机构及其运动简图。在该机构中，因为液压油缸3绕铰链C摆动(bidng)，故称为摇块。第21页/共72页第二十二页，共73页。直动滑杆直动滑杆(hu n)机构机构第22页/共72页第二十三页，共73页。第23页/共72页第二十四页，共73页。第24页/共72页第二十五页，共73页。将转动副将转动副B B加大，直至把转加大，直至把转动副动副A A包括包括(boku)(boku)进去进去，成为几何中心是，成为几何中心是B B，转动，转动中心为中心为A A的偏心圆盘。的偏心圆盘。第25页/共72页第二十六页，共73页。第26页/共72页第二十七页，共73页。BDAC1234abc

5、d为什么关注有曲柄为什么关注有曲柄(qbng)条条件？件？第27页/共72页第二十八页，共73页。 欲使连架杆欲使连架杆AB成为曲柄，则必须使成为曲柄，则必须使AB通过与通过与机架共线的两个机架共线的两个(lin )位置，位置，第28页/共72页第二十九页，共73页。三角形三角形 任意两边之和必大于第三任意两边之和必大于第三(d sn)(d sn)边边 任意两边之差小于第三任意两边之差小于第三(d sn)(d sn)边边即必须满足即必须满足 a+d b+c (2-1) a+d b+c (2-1) |d-a| |b-c| (2-2) |d-a| |b-c| (2-2)第29页/共72页第三十页，

6、共73页。欲使连架杆欲使连架杆AB成为成为(chngwi)曲柄，则必须曲柄，则必须使使AB通过与机架共线的两个位置，即必须满通过与机架共线的两个位置，即必须满足足 a+db+c (1) |d-a|b-c| (2)abacad从而可得从而可得(1) 若若da，则可得，则可得a+bc+d (若若bc) a+cb+d (若若cb) a+db+c 第30页/共72页第三十一页，共73页。结论（平面(pngmin)铰链四杆机构有曲柄的条件）：1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；2）最短杆与最长杆之和应其余两杆的杆长之和。（杆长和条件） )bc (bacd)cb(cabdcbad(2) 若若d

7、a 则可得则可得 cdbdad第31页/共72页第三十二页，共73页。1、若满足杆长和条件：以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另一连(ylin)架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构；以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双曲柄机构；以最短杆的对边构件为机架，则无曲柄存在，即该机构为双摇杆机构。2、若不满足杆长和条件，该机构是双摇杆机构。注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：最长杆的杆长最长杆的杆长 其余其余(qy)三杆长度之和。三杆长度之和。第32页/共72页第三十三页，共73页。babaeA显然(xinrn)，需

8、满足: a+e bBCCB 第33页/共72页第三十四页，共73页。eC”B” abBCCB A第34页/共72页第三十五页，共73页。第35页/共72页第三十六页，共73页。Eed-aaCABdBE第36页/共72页第三十七页，共73页。Eed+eaCABd第37页/共72页第三十八页，共73页。C2B2 2摆角摆角极位夹角极位夹角(ji jio) 1=180+, 2=180-显然：若显然：若，则：，则：是否存在急回特性的四杆机构?第38页/共72页第三十九页，共73页。= v2 / v1 =（C1C2 / t2 ）/ （ C1C2 / t1 ）= t1 / t2 = 1 / 2 = 输出(

9、shch)件空回行程的平均速度 输出(shch)件工作行程的平均速度=行程速度行程速度(sd)变化变化系数系数第39页/共72页第四十页，共73页。C2BB1C1B2CA第40页/共72页第四十一页，共73页。AB1DCB2 = 第41页/共72页第四十二页，共73页。F1 = FcosF2 = FsinABCDFvcF1F21、机构压力角:在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下，机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角，通常(tngchng)用表示。第42页/共72页第四十三页，共73页。传动传动(chundng)角：压力角角：压力角的余角。的余角。

10、机构的传动角和压力角作出如下机构的传动角和压力角作出如下(rxi)规定：规定：min；= 3060；max。、分别为许用传动角和许用压力角。分别为许用传动角和许用压力角。vcABCDFF1F2通常(tngchng)用表示.第43页/共72页第四十四页，共73页。F vFABC123vB3FvB3ABC123= 0 = 90nnvB3FABC231vF第44页/共72页第四十五页，共73页。= arccosb2+c2-d2-a2+2adcos /2bc. = 0 , min= arccosb2+c2-(d-a)2/2bcBCminF2ABCD FvcF1 abcd FVc=或或 = 180 -B

11、Cmax = 180 , max= arccosb2+c2-(d+a)2/2bc min=min , 180 -maxmin第45页/共72页第四十六页，共73页。BABCC eab min= =arccos（a+e)/b 为提高机械传动为提高机械传动(chundng)效率，应使其最小传动效率，应使其最小传动(chundng)角处于工作阻力较小的空角处于工作阻力较小的空回行程中。回行程中。cos =（asin+e)/babBBACBCC min 第46页/共72页第四十七页，共73页。 在不计构件的重力、惯性力和运动在不计构件的重力、惯性力和运动(yndng)副中的摩擦阻力的条件下，当机构处于

12、传动角副中的摩擦阻力的条件下，当机构处于传动角=0（=90）的位置下，无论给机构主动件）的位置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构运动的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构运动(yndng)，这个位置称为机构的死点位置。，这个位置称为机构的死点位置。F1 = FcosF2 = FsinDABCFvBFDACv第47页/共72页第四十八页，共73页。第48页/共72页第四十九页，共73页。第49页/共72页第五十页，共73页。第50页/共72页第五十一页，共73页。第51页/共72页第五十二页，共73页。连杆机构连杆机构(jgu)的运动连续性：指该机构的运动连续性：指该机构

13、(jgu)在运动中能够连续实现给定的各个位置。在运动中能够连续实现给定的各个位置。错位不连续：在左图中，当曲柄转动时，摇杆不可能从错位不连续：在左图中，当曲柄转动时，摇杆不可能从CD位置转到位置转到CD位置，把连杆位置，把连杆机构的这种运动不连续称为错位不连续。即：不可能要求从动件在两个不连通的可行域机构的这种运动不连续称为错位不连续。即：不可能要求从动件在两个不连通的可行域内（内（C1DC2，C1DC2）连续运动。）连续运动。错序不连续：在右图中，要求连杆依次占据错序不连续：在右图中，要求连杆依次占据B1C1、B2C2、B3C3，当，当AB沿逆时针转动沿逆时针转动可以满足可以满足(mnz)要

14、求，但沿顺时针转动，则不能满足要求，但沿顺时针转动，则不能满足(mnz)连杆预期的次序要求，连杆预期的次序要求，把机构的这种运动不连续问题称为错序不连续。把机构的这种运动不连续问题称为错序不连续。A(B)BCC1C2C1CC2 1 2DB1B3B2C1C3C2AD当曲柄AB连续转动时，摇杆CD可以在其摆角或范围内往复摆动，称此两个范围为机构的可行域。第52页/共72页第五十三页，共73页。第53页/共72页第五十四页，共73页。第54页/共72页第五十五页，共73页。第55页/共72页第五十六页，共73页。第56页/共72页第五十七页，共73页。第57页/共72页第五十八页，共73页。第58页

15、/共72页第五十九页，共73页。第59页/共72页第六十页，共73页。第60页/共72页第六十一页，共73页。演示(ynsh)软件第61页/共72页第六十二页，共73页。第62页/共72页第六十三页，共73页。第63页/共72页第六十四页，共73页。第64页/共72页第六十五页，共73页。第65页/共72页第六十六页，共73页。AB=(AC2-AC1)/2BC=(AC1+AC2)/2AC1=BC-ABAC2=BC+AB确定比例尺确定比例尺llADlBClABADlBClABl,) 1(,:klCD已知BCADAB、l、ll，：A并确定杆长点位置求) 1() 1(180kk第66页/共72页第六十七页，共73页。已知：已知：C1 、C2位置位置(wi zhi)（行程（行程H），），K,eAC1B1B2BCoeC290