连杆机构ppt.

1、3-1 3-1 概述概述3-2 3-2 四杆机构的基本形式及其演化四杆机构的基本形式及其演化3-3 3-3 四杆机构存在曲柄的条件四杆机构存在曲柄的条件3-4 3-4 平面平面四杆机构的运动设计四杆机构的运动设计第三章第三章 平面连杆机构平面连杆机构3.1 3.1 概述概述1.1.平面连杆机构平面连杆机构若干构件通过若干构件通过低副低副连接而连接而成的平面机构。成的平面机构。2.2.平面连杆机构具有运动可逆性。平面连杆机构具有运动可逆性。3.3.平面连杆机构主要优点：平面连杆机构主要优点：1 1）低副压力小，制造简单，制造精度较高。）低副压力小，制造简单，制造精度较高。2 2）实现转动、摆动和

2、移动等基本运动形式转换）实现转动、摆动和移动等基本运动形式转换3 3）实现多种运动规律）实现多种运动规律A AD DC CB B4.4.平面连杆机构主要缺点：平面连杆机构主要缺点：1 1）低副存在间隙，产生运动误差）低副存在间隙，产生运动误差2 2）不易精确实现复杂运动规律）不易精确实现复杂运动规律5.5.平面连杆命名：平面连杆命名：四杆机构，五杆机构等四杆机构，五杆机构等A AD DC CB B本章主要讨论应用最广，最基础的四杆机构。本章主要讨论应用最广，最基础的四杆机构。ADAD机架机架ABAB、CDCD连架杆连架杆BCBC连杆连杆连架杆连架杆往复摆动往复摆动摇杆摇杆能整圈回转能整圈回转曲

3、柄曲柄第二节第二节 四杆机构的基本形式及其演化四杆机构的基本形式及其演化一、平面四杆机构的基本形式（铰链四杆机构）：一、平面四杆机构的基本形式（铰链四杆机构）： 由由四个四个杆状构件及四个转动副组成。杆状构件及四个转动副组成。A AD DC CB B 一为摇杆一为摇杆 一为曲柄一为曲柄 连架杆连架杆 1、曲柄摇杆机构：、曲柄摇杆机构：1 1）特点：）特点： 2 2）曲柄摇杆机构应用：）曲柄摇杆机构应用：缝纫机踏板机构：摇杆主动缝纫机踏板机构：摇杆主动 (2)(2)汽车玻璃窗雨刷汽车玻璃窗雨刷: :摇杆主动摇杆主动2 2）曲柄摇杆机构应用：）曲柄摇杆机构应用：(3)(3)搅拌器搅拌器: : 曲柄

4、主动曲柄主动2 2）曲柄摇杆机构应用：）曲柄摇杆机构应用：2、双曲柄机构、双曲柄机构1 1）特点：）特点： 两连架杆均为曲柄两连架杆均为曲柄 主动曲柄匀速转动主动曲柄匀速转动 1 1= C= C. 从动曲柄变速转动从动曲柄变速转动 2 2= = f f(t(t) )2 2）应用：）应用： 惯性筛惯性筛当两曲柄共线时，有可能成为反向双曲柄机构当两曲柄共线时，有可能成为反向双曲柄机构: : 1 12 23 3）平行双曲柄机构平行双曲柄机构 两曲柄等长且平行，两曲柄等长且平行，1 1=2 2 平行双曲柄机构平行双曲柄机构反平行双曲柄机构反平行双曲柄机构双曲柄机构运动不确定性双曲柄机构运动不确定性解决

5、办法：解决办法：a.a.利用从动曲柄本身（或附加质量）的惯性来导向。利用从动曲柄本身（或附加质量）的惯性来导向。b b.在主、从动曲柄上错开移动角度再安装一组平行在主、从动曲柄上错开移动角度再安装一组平行 四边形机构四边形机构c.c.增加第三个平行曲柄增加第三个平行曲柄(3)应用：应用：机车联动机构机车联动机构车门车门反平行四边形机构反平行四边形机构摄影台升降机构摄影台升降机构3、双摇杆机构、双摇杆机构1 1）特点：两连架杆都是摇杆）特点：两连架杆都是摇杆2 2）应用：）应用：飞机起落架机构飞机起落架机构汽车转向机构汽车转向机构二、平面四杆机构的演化形式二、平面四杆机构的演化形式 四杆机构四杆

6、机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 1）转化过程：转化过程：1、曲柄滑块机构、曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构：偏置曲柄滑块机构： 2 2）分类：）分类：对心曲柄滑块机构：对心曲柄滑块机构：二、平面四杆机构的演化形式二、平面四杆机构的演化形式3 3）行程行程H:H:设设AB=LAB=L1 1, ,滑块滑块C C的行程为：的行程为：H=2LH=2L1 1（对心）。（对心）。 （偏置（偏置：H H2L2L1 1 ）4 4）应用：应用：自动送料机构自动送料机构（2 2）特点：特点： 结构简单结构简单 强度、刚度高强度、刚度高 传递的动力较大传递的动力较大（3 3）曲柄滑块机构的行程曲柄滑块机构的行程H H

7、H=2e, e H=2e, e减小，减小，H H减小。减小。5）扩大转动副（偏心轮机构）扩大转动副（偏心轮机构）（1 1）演化过程演化过程 (e(e偏心距，偏心距，e=Le=L1 1):):偏心轮机构偏心轮机构增大了运动副的尺寸，提高了强度和刚度增大了运动副的尺寸，提高了强度和刚度1 1）转动导杆机构）转动导杆机构 L1L2L1L2L1L2时时 2、导杆机构：、导杆机构： 取构件取构件1为机架为机架31241234 导杆机构常与其他构件组合，用于简易刨床、插导杆机构常与其他构件组合，用于简易刨床、插床以及回转泵、转动式发动机等机械中，如图床以及回转泵、转动式发动机等机械中，如图a a）所）所示

8、；曲柄摆动导杆机构常与其他构件组合，用于牛示；曲柄摆动导杆机构常与其他构件组合，用于牛头刨床和插床等机械中，如图头刨床和插床等机械中，如图b b）所示。）所示。图图a)a)简易刨床的导杆机构简易刨床的导杆机构 图图b)b)牛头刨床的导杆机构牛头刨床的导杆机构 3 3、摇块机构：、摇块机构：取构件取构件2 2为机架时为机架时翻斗车翻斗车 4 4、定块机构：、定块机构：取构件取构件3 3为机架为机架抽水唧筒抽水唧筒3.33.3 四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念一、四杆机构有曲柄的条件：一、四杆机构有曲柄的条件：整转副的概念：相对转动整转副的概念：相对转动36

9、0360度的转动副度的转动副. .1.1.整转副存在的条件（长度条件）：整转副存在的条件（长度条件）：最短构件与最长构件的长度之和小于等于其它两最短构件与最长构件的长度之和小于等于其它两构件长度之和，即构件长度之和，即Lmax+LminL+LLmax+LminL+L。反之无整。反之无整转副。转副。2.2.曲柄存在的条件：曲柄存在的条件：（1 1）最短构件与最长构件的长度之和小于等）最短构件与最长构件的长度之和小于等于其它两构件长度之和。（杆长之和的条件）于其它两构件长度之和。（杆长之和的条件）（2 2）此两构件中必有一构件为运动链中的最）此两构件中必有一构件为运动链中的最短构件。短构件。整转副

10、是曲柄存在的必要条件。整转副是曲柄存在的必要条件。（1 1）最短构件与最长构件的长度之和大于其他两）最短构件与最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和，所有运动副均为摆动副，均为双摇构件长度之和，所有运动副均为摆动副，均为双摇杆机构。（不满足长度条件）杆机构。（不满足长度条件）（2 2）最短构件与最长构件的长度之和小于等于其）最短构件与最长构件的长度之和小于等于其他两构件长度之和，最短构件上两个转动副均为整他两构件长度之和，最短构件上两个转动副均为整转副。（满足长度条件，可能存在曲柄）转副。（满足长度条件，可能存在曲柄）a.a.取最短构件为机架取最短构件为机架, ,机构为双曲柄机构机构为双曲柄

11、机构b.b.取最短构件任一相邻构件为机架取最短构件任一相邻构件为机架, ,机构为曲柄摇机构为曲柄摇杆机构杆机构c.c.取最短构件对面的构件为机架取最短构件对面的构件为机架, ,机构为双摇杆机构机构为双摇杆机构3.3.铰链四杆机构基本类型的判别方法：铰链四杆机构基本类型的判别方法：例题例例1 1：已知铰链四杆机构的各杆的尺寸，机架的位：已知铰链四杆机构的各杆的尺寸，机架的位置，判断各四杆机构的类型。课本置，判断各四杆机构的类型。课本p31p31例例2 2 在图中已知在图中已知 l lBCBC =100mm, l =100mm, lCDCD =70mm, l=70mm, lADAD =50mm,A

12、D=50mm,AD为固定件。为固定件。（1 1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB AB 为曲为曲柄，求柄，求l lABAB的值；的值；（2 2）如果该机构能成为双曲柄机构，求）如果该机构能成为双曲柄机构，求l lABAB ；（3 3）如果该机构能成为双摇杆机构，求）如果该机构能成为双摇杆机构，求l lABAB 。 例题解：（解：（1 1）如果能成为曲柄摇杆机构，）如果能成为曲柄摇杆机构，l lABAB 20mm 20mm （2 2）如果能成为双曲柄机构，则应满足）如果能成为双曲柄机构，则应满足“最长最长杆与最短杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，杆与最短

13、杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，且杆且杆ADAD为最短杆为最短杆”。则。则 a.a. 若若BCBC为最长杆，为最长杆， 80mml80mmlAB AB 100mm100mm b.b. 若若ABAB为最长杆，为最长杆，100mml100mmlABAB 120mm 120mm 综合：综合：80mml80mmlABAB 120mm 120mm ( (3)a.3)a. AB AB为最短杆，为最短杆，BCBC为最长杆为最长杆 20mml20mmlABAB 50mm 50mm b.b. AD AD为最短杆，为最短杆，BCBC为最长杆，则为最长杆，则 50mm l50mm lABAB 80mm 100

14、 100时，时，AB AB 为最长杆，为最长杆，AD AD 为最短为最短lABlAB 120 mm 120 mm 另外，另外，ABAB增大时，还应考虑到，增大时，还应考虑到，BCBC与与CDCD成伸直共成伸直共线时，需构成三角形的边长关系，即线时，需构成三角形的边长关系，即l lAB AB ( l ( lBCBC + l + lCDCD ) + l ) + lADADl lABAB 220 mm 220 mm 则则 120 mm l120 mm lABAB 220 mm 220 mm 综合以上情况，可得综合以上情况，可得l lABAB 的取值范围为：的取值范围为： 20 mm lABAB 80

15、 mm 120 mm lABAB 220 mm二、平面四杆机构的运动特性二、平面四杆机构的运动特性1.1.平面四杆机构的极位平面四杆机构的极位最大摆角最大摆角:摇杆往复摆过的最大角摇杆往复摆过的最大角主动件：曲柄主动件：曲柄从动件：摇杆从动件：摇杆极位：从动件的两极位：从动件的两个极限位置个极限位置极位夹角极位夹角：从动件处于两个极位时，曲柄两：从动件处于两个极位时，曲柄两位置之间的夹角位置之间的夹角最大摆角最大摆角:摇杆往复摆过的最大角摇杆往复摆过的最大角主动件：曲柄主动件：曲柄从动件：摇杆从动件：摇杆极位：从动件的两极位：从动件的两个极限位置个极限位置极位夹角极位夹角：从动件处于两个极位时

16、，曲柄两：从动件处于两个极位时，曲柄两位置之间的夹角位置之间的夹角2. 2. 急回特性急回特性 原动件作匀速转动，从动件作往复运动的机构，原动件作匀速转动，从动件作往复运动的机构，从动件在返回行程中的平均速度大于工作行程的平均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，称为速度的特性，称为急回特性急回特性。 急回特性的程度急回特性的程度用空回行程速度用空回行程速度v2v2和和工作行程速度工作行程速度v1v1的比的比值值K K来表示，来表示，K K称为称为行行程速比系数程速比系数，即，即K= v2/ v1= t1/ t2=（180+）/（180-） K= v2/ v1= t1/ t

17、2=K= v2/ v1= t1/ t2=（180180+ +）/ /（180180- -）上式表明，机构急回速度取决于极位夹角上式表明，机构急回速度取决于极位夹角的大小。的大小。 越大，越大，K K值越大，机构的急回程度越明显，值越大，机构的急回程度越明显，但机构的传动平稳性下降。但机构的传动平稳性下降。 因此在设计时，应根据工作要求，合理地选择因此在设计时，应根据工作要求，合理地选择K K值，通常取值，通常取K=1.2K=1.22.02.0。 偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构也具有急回特性。也具有急回特性。 值得注意的是摆动导杆机构中值得注意的是摆动导杆机构中=，

18、如图所示。，如图所示。 总结总结四杆机构存在急回特性必须具备以下条件：四杆机构存在急回特性必须具备以下条件： 曲柄为主动件曲柄为主动件 从动件有极限位置从动件有极限位置 曲柄存在极位夹角曲柄存在极位夹角3 3、压力角和传动角、压力角和传动角 在如图所示的曲柄摇杆机构中，在如图所示的曲柄摇杆机构中，作用在从动件作用在从动件上的驱动力上的驱动力F F与其受力点速度与其受力点速度v vC C方向线之间所夹的方向线之间所夹的锐角锐角称为称为压力角压力角。（不计摩擦力、惯性力和重力）。（不计摩擦力、惯性力和重力） 压力角的余角压力角的余角称为称为传动角传动角。 压力角和传动角在机构运动过程中是变化的。压

19、力角和传动角在机构运动过程中是变化的。力的作用方向与该点速度方向的夹角力的作用方向与该点速度方向的夹角 =(t=(t) )C C点受力点受力FcFc有效分量：有效分量：F Ft t=F=Fc ccoscos小，传力性能好小，传力性能好 是判定机构动力性能的一个指标是判定机构动力性能的一个指标1)1)压力角压力角 ( (是对从动件而言）是对从动件而言）C CA AB BD DB BC CB BF FC CF FD DC Ct tF Fn nF Fc cv v）C CF F传动角传动角连杆与摇杆所夹的锐角连杆与摇杆所夹的锐角 090 =(t=(t) )大，传力性能好大，传力性能好的许用值：的许用值

20、：min40min40 通常情况通常情况 min50 min50 传递较大动力时传递较大动力时2).2).传动角传动角曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构()m mi in nm mi in nm mi in nm mi in n, , =3).3).minmin的位置的位置 曲柄滑块机构曲柄滑块机构导杆机构导杆机构4 4、死点位置、死点位置 在曲柄摇机构中，若摇杆为主动件，当摇杆处于在曲柄摇机构中，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，此连杆传给从动曲柄的作用力通过曲柄的转动中心，

21、此时曲柄的压力角时曲柄的压力角=90=90，传动角，传动角=0=0, ,因此无法推因此无法推动曲柄转动，机构的这个位置称为动曲柄转动，机构的这个位置称为死点位置死点位置。 脚踏缝纫机的停止现象脚踏缝纫机的停止现象飞机起落架飞机起落架 克服止点：克服止点：为了使机构能顺利地通过死点位置，为了使机构能顺利地通过死点位置，通常在从动件轴上安装飞轮，利用飞轮的惯性通过死通常在从动件轴上安装飞轮，利用飞轮的惯性通过死点位置。也可采用多组机构交错排列的方法，如两组点位置。也可采用多组机构交错排列的方法，如两组机构交错排列，使左右两机构不同时处于死点位置。机构交错排列，使左右两机构不同时处于死点位置。 利用

22、止点：利用止点：在工程上有时也需利用机构的死点位在工程上有时也需利用机构的死点位置来进行工作。置来进行工作。 例如飞机的起落架、折叠式家具和夹具等机构，例如飞机的起落架、折叠式家具和夹具等机构，如下图所示。如下图所示。夹具夹具 第四节第四节 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计一般可归纳为两类问题：一般可归纳为两类问题： （1 1）实现给定的运动规律。如要求满足给定的）实现给定的运动规律。如要求满足给定的行程速度变化系数以实现预期的急回特性或实现连行程速度变化系数以实现预期的急回特性或实现连杆的几个预期的位置；杆的几个预期的位置； （2 2）实现给定的运动轨迹。如要求连杆上的某）实现给定的运动

23、轨迹。如要求连杆上的某点具有特定的运动轨迹，如起重机中吊钩的轨迹为点具有特定的运动轨迹，如起重机中吊钩的轨迹为一水平直线等。一水平直线等。用作图的方法从图上直接量取得到运动的特征尺寸。用作图的方法从图上直接量取得到运动的特征尺寸。 要求：作图认真，准确，按比例，细线条，保要求：作图认真，准确，按比例，细线条，保 留作线。留作线。一一. .图解法：图解法：特点：简单、直观、但有一定的误差。特点：简单、直观、但有一定的误差。1) 1) 按给定的急回特性系数设计平面四杆机构按给定的急回特性系数设计平面四杆机构 已知曲柄摇杆机构的急回特性系数已知曲柄摇杆机构的急回特性系数K K、摇杆的、摇杆的长度长度L LCDCD及摆角及摆角，要求确定机构中其余构件尺寸。，要求确定机构中其余构件尺寸。如右图所示。如右图所示。 b)b) 任选任选D D点。点。c)c) 由由L3L3任