第二章平面连杆机构

1、v 第第2章章 平面连杆机构平面连杆机构课题名称：精密机械设计基础课题名称：精密机械设计基础潘潘 树树 国国2011年年9月月-2011年年11月月搅拌机构搅拌机构牛头刨床牛头刨床内燃机内燃机车门开闭机构车门开闭机构第第2章章 平面连杆机构平面连杆机构以上机构有何共同特点以上机构有何共同特点天线翻转机构天线翻转机构缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构 ？平面机构低副连接第第2章章 平面连杆机构平面连杆机构平面连杆机构的特点平面连杆机构的特点 运动副形状简单、易制造运动副形状简单、易制造 面接触，可以承受冲击力面接触，可以承受冲击力 构件运动形式多样构件运动形式多样 实现远距离传动实现远距离传动 实现多

2、种运动轨迹实现多种运动轨迹第第2章章 平面连杆机构平面连杆机构主要内容铰链四杆机构的基本形式和特点铰链四杆机构有整转副的条件铰链四杆机构的演化平面四杆机构的设计第第2章章 平面连杆机构平面连杆机构铰链四杆机构的基本形式和特点铰链四杆机构的基本形式和特点AD：机架：机架AB、CD：连架杆：连架杆BC：连杆：连杆铰链四杆机构铰链四杆机构连架杆：定轴转动连架杆：定轴转动连连 杆：平面一般运动杆：平面一般运动ABCD第第2章章 平面连杆机构平面连杆机构曲柄:能绕转动副中心做整周转动的连架杆摇杆:仅能在一定角度内摆动的连架杆AB：曲柄CD：摇杆A、B：整转副曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构BD铰链四杆机构的基本

3、形式和特点铰链四杆机构的基本形式和特点曲柄摇杆机构雷达天线仰俯机构双曲柄机构双曲柄机构绿色：曲柄绿色：曲柄黑色：曲柄黑色：曲柄惯性筛双曲柄连杆机构铰链四杆机构的基本形式和特点铰链四杆机构的基本形式和特点双曲柄连杆机构的特例平行四杆机构 平行四边形机构是双曲柄机构的一个特例。组成四边形对边的构件长度分别相等。从动曲柄和主动曲柄1的回转方向相同，角速度时时相等。 铰链四杆机构的基本形式和特点铰链四杆机构的基本形式和特点双曲柄连杆机构的特例反平行四杆机构 组成四边形的对边构件长度分别相等。曲柄1和3回转方向相反，主动曲柄等速转动，从动曲柄变速转动。 铰链四杆机构的基本形式和特点铰链四杆机构的基本形式

4、和特点双摇杆机构双摇杆机构ABCDAB：摇杆：摇杆CD：摇杆：摇杆构件1和3都作往复摆动，一般主动摇杆作等速摆动，从动摇杆作变速摆动 双摇杆机构铰链四杆机构的基本形式和特点铰链四杆机构的基本形式和特点造型机翻箱机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构平面连杆机构平面连杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构四杆机构四杆机构 铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化演化途径：转动副转化为移动副转动副转化为移动副取不同构件作机架取不同构件作机架扩大运动副尺寸扩大运动副尺寸偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构转动副转化为移动副曲柄滑块机构转动导杆机构摇块机构

5、定块机构取不同构件作机架摆动导杆机构导杆机构：导杆转动，滑块在导路上移动。传动角为导杆机构：导杆转动，滑块在导路上移动。传动角为90，适于传力。，适于传力。摇块机构：滑块相对于机架摆动，无移动。摇块机构：滑块相对于机架摆动，无移动。定块机构：滑块为机架。定块机构：滑块为机架。几种机构的特征：问题：何种机构？问题：何种机构？双滑块机构双滑块机构扩大运动副尺寸返回铰链四杆机构有整转副的条件 铰链四杆机构有曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆等三种基本形式。 问题：满足什么样的条件铰链四杆机构成为三种基本形式其中之一？存在整转副时：存在整转副时：以最短杆以最短杆ABAB对面构件对面构件CDCD为机架为机架双摇杆

6、机构双摇杆机构铰链四杆机构有整转副的条件ABCD整转副整转副两构件能相对转动两构件能相对转动360360的转动副称为整转副。的转动副称为整转副。铰链四杆机构有整转副的条件当曲柄与连杆两次共线时，三角形ADC“和ADC成立421332141234()()llllllllllll121314llllll铰链四杆机构存在整转副的条件：1.最短杆与最长杆之和小于等于其 余两杆之和；2.整转副由最短杆与其临边组成。铰链四杆机构有整转副的条件问题：问题：存在整转副时，铰链四杆机构是何种形态（曲存在整转副时，铰链四杆机构是何种形态（曲柄摇杆、双摇杆、双曲柄）？不存在整转副时，又是柄摇杆、双摇杆、双曲柄）？不

7、存在整转副时，又是何种形态？何种形态？以最短杆以最短杆ABAB为机架为机架双曲柄机构双曲柄机构存在整转副时：存在整转副时：铰链四杆机构有整转副的条件曲柄摇杆机曲柄摇杆机构构存在整转副时：存在整转副时：以最短杆相邻构件为机架以最短杆相邻构件为机架铰链四杆机构有整转副的条件不存在整转副时：不存在整转副时：无论以哪个杆为机无论以哪个杆为机架架双摇杆机构双摇杆机构返回铰链四杆机构有整转副的条件急回特性 极位夹角极位夹角 q q（锐角（锐角） 行程速比系数行程速比系数 K1122180180K-1180K+1tKtqqq优点：急回特性可以缩短非生产时间曲柄摇杆机构的主要特性曲柄摇杆机构的主要特性偏心曲柄

8、滑块机构对心曲柄滑块机构请分析下图有无急回特性？急回特性曲柄摇杆机构的主要特性曲柄摇杆机构的主要特性压力角和传动角压力角和传动角压力角压力角 a a ：受力方向和运动方向所夹的锐角受力方向和运动方向所夹的锐角传动角传动角：压力角的余角压力角的余角曲柄摇杆机构的主要特性曲柄摇杆机构的主要特性 50min40大功率机械：max50仪表类：min可略小于40压力角和传动角压力角和传动角曲柄摇杆机构的主要特性曲柄摇杆机构的主要特性222141 4222232 3222223141 42 3BD2cos2cos2coscos2lll lBDlll lBCDlllll lBCDl l注意：是连杆和从动杆所

9、夹的锐角，故=0或者=180时可能出现最小传动角，此时曲柄与机架共线。问题：BCD是否就是传动角 ？压力角和传动角压力角和传动角曲柄摇杆机构的主要特性曲柄摇杆机构的主要特性压力角和传动角压力角和传动角曲柄摇杆机构的主要特性曲柄摇杆机构的主要特性死点 死点：有效分力等于零死点：有效分力等于零 = 0 = 90曲柄摇杆机构的主要特性曲柄摇杆机构的主要特性死点曲柄摇杆机构的主要特性曲柄摇杆机构的主要特性 利用构件惯性利用构件惯性 多套机构交错排列多套机构交错排列 死点曲柄摇杆机构的主要特性曲柄摇杆机构的主要特性 克服死点的克服死点的办法办法利用构件惯性克服利用构件惯性克服多套机构交错排列多套机构交错

10、排列死点的利用死点的利用返回死点曲柄摇杆机构的主要特性曲柄摇杆机构的主要特性2-4 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计一、已知行程速比系数一、已知行程速比系数 K，以及从动件两个极限位置，以及从动件两个极限位置，设计四杆机构设计四杆机构A第第 1 步：确定步：确定D、C1、C2点，计算点，计算 q q 第第 2 步：找步：找 A 点点第第 3 步：找步：找 B 点点摆动导杆机构设计摆动导杆机构设计自学自学摆角和极位夹角的关系？思考题：图解法设计偏置曲柄滑块机构，已知滑块行程H、偏置距e、行程速比系数。二、按给定连杆位置设计四杆机构三、按照给定两连架杆对应位置设计四杆机构三、按照给定两连架杆对

11、应位置设计四杆机构已知连架杆AB、CD的三对对应位置确定各杆长度112233()()()、， 、，、1234llll、 、 、只要保持对应角度关系，各杆可以按比例缩小，因此可以令只要保持对应角度关系，各杆可以按比例缩小，因此可以令l l1 1=1,=1,未未知数有三个，四杆封闭，将杆组向坐标轴上投影，可得以下关系：知数有三个，四杆封闭，将杆组向坐标轴上投影，可得以下关系：24323222432334431342224322412coscoscossinsinsin1coscoscos()2/12coscoscos()lllllllllllllPlllllPlPP 00+消去 得：令P则有P将三组连杆角度关系代入得三个方程，求解本章小结本章小结1 1、铰链四杆机构的基本型式和特性、铰链四杆机构的基本型式和特性 基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆；基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆； 特特 性：急回特性、死点、压力角、传动角；性：急回特性、死点、压力角、传动角； 曲柄摇杆机构出现最小传动角的条件；曲柄摇杆机构出现最小传动角的条件； 利用铰链四杆机构有整转副的条件，分析铰链四杆机构属于何利用铰链四杆机构有