机械设计基础23平面连杆机构ppt课件

1、应用实例：应用实例：内燃机、鹤式吊、火车轮、急回冲床、牛头刨床、内燃机、鹤式吊、火车轮、急回冲床、牛头刨床、翻箱机、椭圆仪、机械手爪、开窗、车门、折叠伞、翻箱机、椭圆仪、机械手爪、开窗、车门、折叠伞、折叠床、牙膏筒拔管机、单车等。折叠床、牙膏筒拔管机、单车等。特征：有一作平面运动的构件，称为连杆。特征：有一作平面运动的构件，称为连杆。特点：特点： 采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损 形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。

2、连杆曲线丰富。可满足不同要求。连杆曲线丰富。可满足不同要求。定义：由一些刚性构件用平面低副连接而成的机构。定义：由一些刚性构件用平面低副连接而成的机构。2 23 3平面连杆机构平面连杆机构缺陷：缺陷：构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。产生动载荷惯性力），不适合高速。产生动载荷惯性力），不适合高速。设计复杂，难以实现精确的轨迹。设计复杂，难以实现精确的轨迹。分类分类:平面连杆机构平面连杆机构空间连杆机构空间连杆机构常以构件数命名：常以构件数命名：四杆机构、多杆机构。四杆机构、多杆机构。本节重点内容是介绍四杆机构。本节重点内容是介绍四杆

3、机构。一、平面四杆机构的基本型式一、平面四杆机构的基本型式: :基本型式铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它基本型式铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它演变得到的。演变得到的。名词解释：名词解释：曲柄曲柄作整周定轴回转的构件；作整周定轴回转的构件；三种基本型式：三种基本型式：（1 1曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构特征：曲柄摇杆特征：曲柄摇杆作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。 如雷达天线。如雷达天线。连杆连杆作平面运动的构件；作平面运动的构件；连架杆连架杆与机架相联的构件；与机架相联的构件；摇杆摇杆作定轴摆动的构件；作定轴摆动的构件；周转副周转副能作能

4、作36003600相对回转的运动副；相对回转的运动副；摆转副摆转副只能作有限角度摆动的运动副。只能作有限角度摆动的运动副。曲柄曲柄连杆连杆摇杆摇杆ABC1243DABDC1243（2 2双曲柄机构双曲柄机构特征：两个曲柄特征：两个曲柄作用：将等速回转转变为等速或变速回转。作用：将等速回转转变为等速或变速回转。雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构曲柄主动曲柄主动缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构应用实例：如叶片泵、惯性筛等。应用实例：如叶片泵、惯性筛等。2143摇杆主动摇杆主动3124A AD DC CB B1 12 23 34 4旋转式叶片泵旋转式叶片泵A AD DC CB B1 12 23 3ABDC

5、1234E6惯性筛机构惯性筛机构31ABCD耕地耕地料斗料斗DCAB耕地耕地料斗料斗DCAB实例：火车轮实例：火车轮特例：平行四边形机构特例：平行四边形机构AB = CD特征：两连架杆等长且平行，特征：两连架杆等长且平行， 连杆作平动连杆作平动BC = ADABDC摄影平台摄影平台ADBCBC天平天平播种机料斗机构播种机料斗机构反平行四边形机构反平行四边形机构-车门开闭机构车门开闭机构反向反向FAEDGBCABEFDCG平行四边形机构在共线位置出现运平行四边形机构在共线位置出现运动不确定。动不确定。采用两组机构错开排列。采用两组机构错开排列。ABDCE（3 3双摇杆机构双摇杆机构特征：两个摇杆

6、特征：两个摇杆应用举例：铸造翻箱机构应用举例：铸造翻箱机构特例：等腰梯形机构汽车转向机构特例：等腰梯形机构汽车转向机构、风扇摇头机构、风扇摇头机构BCABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机ABDCEABDCE电机电机ABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机ABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆ABDCABCDB1C1AD二、传动特性二、传动特性1.急回运动：在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次急回运动：在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。当曲柄以当曲柄以逆时针转过逆时针转过180180+时，摇杆从时，摇杆从C1

7、DC1D位置位置摆到摆到C2DC2D。 所花时间为所花时间为t1 , t1 , 平均速度为平均速度为V1,V1,那么有：那么有：/ )180(1t1211tCCV 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 3D3D此两处曲柄之间的夹角此两处曲柄之间的夹角 称为极位夹角。称为极位夹角。180180C2B2)180/(21CCB1C1ADC2当曲柄以当曲柄以继续转过继续转过180180-时，摇杆从时，摇杆从C2D,C2D,置摆到置摆到C1DC1D，所花时间为，所花时间为t2 ,t2 ,平均速度为平均速度为V2 ,V2 ,那么有：那么有： 180180-/)180(2t因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动的时间不一样，平

8、均速度也不等。显然：显然：t1 t2 V2 V1t1 t2 V2 V1摇杆的这种特性称为急回运动。用以下比值表摇杆的这种特性称为急回运动。用以下比值表示急回程度示急回程度称称K为行程速比系数。为行程速比系数。12VVK 18018021tt且且越大，越大，K值越大，急回性质越明显。值越大，急回性质越明显。 只需只需 0 0 ， 就有就有 K1K1所以可通过分析机构中是否存在以及的大小来判断机构是否有急回运动或运动的程度。11180KK设计新机械时，往往先给定设计新机械时，往往先给定K值，于是值，于是: 2212tCCV)180/(21CC121221tCCtCCFF F”当当BCD90BCD9

9、0时，时， BCDBCD2.压力角和传动角压力角和传动角压力角：压力角：从动件驱动力从动件驱动力F F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。与力作用点绝对速度之间所夹锐角。ABCD设计时要求设计时要求: min50: min50minmin出现的位置：出现的位置：当当BCD90BCD90时，时， 180- BCD切向分力切向分力: F= Fcos: F= Fcos法向分力法向分力: F”= Fcos: F”= Fcos F F 对传动有利。对传动有利。=Fsin=Fsin称称为传动角。为传动角。此位置一定是：主动件与机架共线两处之一。此位置一定是：主动件与机架共线两处之一。CDBAF可用可用的大小来

10、表示机构传动力性能的好坏的大小来表示机构传动力性能的好坏, ,F”F当当BCDBCD最小或最大时，都有可能出现最小或最大时，都有可能出现minmin为了保证机构良好的传力性能C1B1abcdDA车门车门由余弦定律有：由余弦定律有： B1C1DB1C1Darccosb2+c2-(d-a)2/2bcarccosb2+c2-(d-a)2/2bc B2C2Darccosb2+c2-(d+a)2/2bc假设假设B1C1D90B1C1D90, ,那么那么假设假设B2C2D90B2C2D90, , 那么那么11B1C1DB1C1D22180180-B2C2D-B2C2D机构的传动角一般在运动链机构的传动角一

11、般在运动链最终一个从动件上度量。最终一个从动件上度量。v11 m i n m i n B 1 C 1 D , 1 8 0 B 1 C 1 D , 1 8 0 - -B2C2DminB2C2DminC2B222F FF3.机构的死点位置机构的死点位置摇杆为主动件，且连杆摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有：与曲柄两次共线时，有：此时机构不能运动此时机构不能运动. .避免措施：避免措施： 两组机构错开排列，如火车轮机构两组机构错开排列，如火车轮机构; ;称此位置为：称此位置为： “死点死点”0 0靠飞轮的惯性如内燃机、缝纫机等）。靠飞轮的惯性如内燃机、缝纫机等）。FAEDGBCABEFDCG0

12、 0F0 0工件工件ABCD1234PABCD1234工件工件P钻孔夹具钻孔夹具=0=0TABDC飞机起落架飞机起落架ABCD=0=0F也可以利用死点进行工作：飞机起落架、钻夹具等。也可以利用死点进行工作：飞机起落架、钻夹具等。l1l2l4l3CBAD杆杆1 1为曲柄，作整周回转，必有两次与机架共线为曲柄，作整周回转，必有两次与机架共线l2(l4 l1)+ l3则由则由BCDBCD可得：三角形任意两边之和大于第三边可得：三角形任意两边之和大于第三边则由则由B BC CD D可得：可得：l1+ l4 l2 + l3l3(l4 l1)+ l2AB为最短杆为最短杆最长杆与最短杆的长度之和其他两杆长度

13、之和三、三、 铰链四杆机构有曲柄的条件铰链四杆机构有曲柄的条件 l1+ l2 l3 + l4C”l1l2l4l3ADl4- l1将以上三式两两相加的：将以上三式两两相加的： l1 l2, l1 l3, l1 l2, l1 l3, l1 l4 l1 l4 l1+ l3 l2 + l42.曲柄为最短杆。曲柄为最短杆。可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动副都是整转副。副都是整转副。曲柄存在的条件：曲柄存在的条件：1. 最长杆与最短杆的长度之和应最长杆与最短杆的长度之和应其他两杆长度之和其他两杆长度之和此时，铰链此时，铰链A A为整转副。为整转副

14、。若取若取BCBC为机架，则结论相同，可知铰链为机架，则结论相同，可知铰链B B也是整转副。也是整转副。 称为杆长条件。称为杆长条件。ABCDl1l2l3l4当满足杆长条件时，说明存在整转副，当选择不同当满足杆长条件时，说明存在整转副，当选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构。如：的构件作为机架时，可得不同的机构。如： 曲柄摇杆、曲柄摇杆、 双曲柄、双曲柄、 双摇杆机构。双摇杆机构。(1) (1) 改变构件的形状和运动尺寸改变构件的形状和运动尺寸偏心曲柄滑块机构偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构双滑块机构双滑块机构 正弦机构正弦机

15、构s=l sin l四、四、 铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化(2)(2)改变运动副的尺寸改变运动副的尺寸(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架偏心轮机构偏心轮机构导杆机构导杆机构摆动导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC牛头刨床牛头刨床应用实例应用实例:ABDC1243C2C1小型刨床小型刨床ABDCE123456应用实例应用实例B234C1A自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架ACB1234应用实例应用实例B34C1A2应用实例应用实例4A1B23C应用实例应用实例13C4AB2应用实例应用实例A1C234B导杆机构导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC摇块机构摇块机构314A2BC(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架314A2BC直动滑杆机构直动滑杆机构手摇唧筒手摇唧筒这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为：方法称为：机构的倒置机构的倒置BC3214A导杆机构导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC