四连杆机构资料学习教案

1、四连杆机构资料四连杆机构资料(zlio)第一页，共42页。1 1、连杆机构可以根据、连杆机构可以根据(gnj)(gnj)构件之间的相对运构件之间的相对运动分为：动分为： 平面连杆机构，空间连杆机构。平面连杆机构，空间连杆机构。 我们主要讨论平面连杆机构。我们主要讨论平面连杆机构。一、平面一、平面连杆机构的类型及特点连杆机构的类型及特点3 3、根据机构中构件数目分为：、根据机构中构件数目分为：四杆机构、五杆机构、六杆机构等。四杆机构、五杆机构、六杆机构等。第1页/共42页第二页，共42页。 4 4、平面连杆机构的缺点：、平面连杆机构的缺点：1 1）不易于传递高速运动。）不易于传递高速运动。2 2

2、）可能产生较大的运动累积误差。）可能产生较大的运动累积误差。3 3）平面连杆机构的设计）平面连杆机构的设计(shj)(shj)较为繁较为繁难。难。第2页/共42页第三页，共42页。机架机架连架杆连架杆连架杆连架杆连杆连杆 在连架杆中，能在连架杆中，能绕其轴线回转绕其轴线回转360360者称为曲柄；仅能绕者称为曲柄；仅能绕其轴线往复其轴线往复(wngf)(wngf)摆动者称为摇杆。摆动者称为摇杆。1 1）曲柄摇杆机构）曲柄摇杆机构(jgu):(jgu):两连架杆中，一个为两连架杆中，一个为曲柄，而另一个为摇杆。曲柄，而另一个为摇杆。2 2）双曲柄机构）双曲柄机构(jgu) (jgu) 两连架杆均

3、为曲柄。两连架杆均为曲柄。3 3）双摇杆机构）双摇杆机构(jgu) (jgu) 两连架杆均为摇杆。两连架杆均为摇杆。4 41 12 23 3第3页/共42页第四页，共42页。1 12 23 34 4A AC CB BD D3 31 12 24 4A AB BC CD D1 12 23 3A A4 4B BC CD D1 12 23 3A AB BC CD D4 41 12 23 34 4A AB BC CD D？3) 3) 扩大扩大(kud)(kud)转动副（教材转动副（教材P33P33自学）自学）第4页/共42页第五页，共42页。一、平面四杆机构有曲柄一、平面四杆机构有曲柄(qbng)(qb

4、ng)的条件的条件BDAC1 12 23 34 4a ab bc cd dB2ACB1DEFGFEGd+d+a a|d-a|d-a|b-c|b-c|b+cb+c第5页/共42页第六页，共42页。 从而可得从而可得 abab ac ac ad ad第6页/共42页第七页，共42页。平面连杆机构平面连杆机构(jgu)(jgu)有曲柄的条件：有曲柄的条件：1 1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构(jgu)(jgu)中的中的最短杆；最短杆；2 2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆的杆长）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。（杆长和条件）之和。（杆长

5、和条件） )bc (bacd)cb(cabdcbad(2) (2) 若若da da 则可得则可得 cdbdad第7页/共42页第八页，共42页。1 1）在满足杆长和的条件下：）在满足杆长和的条件下：（1 1）以最短杆的相邻）以最短杆的相邻(xin ln)(xin ln)构件为机架，则最短构件为机架，则最短杆为曲柄，另一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机杆为曲柄，另一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构；构；（2 2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双曲柄机构；双曲柄机构；（3 3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即）以最短杆的对边构

6、件为机架，均无曲柄存在，即该机构为双摇杆机构。图例该机构为双摇杆机构。图例2 2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆机构。机构。注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成(z (z chn)chn)的封闭多边形条件：最长杆的杆长的封闭多边形条件：最长杆的杆长 2 2 , : t, : t1 1tt2 2 , , v v1 1vv2 2极位夹角极位夹角(ji jio)(ji jio) v v2 2 =C=C1 1C C2 2/t/t2 2 1 1=180=180+, +, 2 2=180=180- v v1 1 =C=C1

7、 1C C2 2/t/t1 1第12页/共42页第十三页，共42页。 v v2 2/v/v1 1（C C1 1C C2 2/t/t2 2）/ / （C C1 1C C2 2/t/t1 1 ） t t1 1/t/t2 2 1 1/ / 2 2（180180+）/ /（180180-） 输出(shch)件空回行程的平均速度 输出(shch)件工作行程的平均速度K =180=180（K-1K-1）/ /（K+1K+1）行程速比行程速比(s b)(s b)系数系数第13页/共42页第十四页，共42页。B BA AC CB B1 1B B2 2C C2 2C C1 1B1C2AC1BB2CA AB B1

8、 1D DC CB B2 2 = = H H第14页/共42页第十五页，共42页。A AB BC CD DF FV VC CF F1 1F F2 2F F1 1= Fcos= FcosF F2 2= Fsin= Fsin1 1、机构、机构(jgu)(jgu)压力角压力角: :在不计摩擦力、惯性力在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下，机构和重力的条件下，机构(jgu)(jgu)中驱使输出件运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，称为机构间所夹的锐角，称为机构(jgu)(jgu)压力角，通常压力角，通常用用表示。表示。第15页/共

9、42页第十六页，共42页。机构机构(jgu)(jgu)的传动角和压力角作出如下规定：的传动角和压力角作出如下规定：min min ；= 30= 306060；maxmax。、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。V VC CA AB BC CD DF FF F1 1F F2 2通常通常(tngchng)(tngchng)用用 表示表示. .第16页/共42页第十七页，共42页。v vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3v vF Fv vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3= 0= 0 = 90= 90A AB BC CF F2 23 31 1v

10、 vB3B3nv vF F 第17页/共42页第十八页，共42页。 = 0 , min= arccosb2+c2-(d-a)2/2bc = 180 , max= arccosb2+c2-(d+a)2/2bc min=min ,180-maxminF F2 2A AB BC CD D F FV Vc cB BB BC CC Cmaxmaxminmin a ab bc cd d F F1 1第18页/共42页第十九页，共42页。 minmin= = =arccos=arccos（a+e)/ba+e)/b 为提高为提高(t go)机械传动效率，应使其最小传动角处机械传动效率，应使其最小传动角处于工作

11、阻力较小的空回行程中。于工作阻力较小的空回行程中。B BA AC CB BB BC CC C minminB BC CA AC CB BB BC C a ae eb b第19页/共42页第二十页，共42页。B BD DA AC CF FD DA AB BC CF Fv vF F1 1= Fcos= FcosF F2 2= Fsin= Fsin第20页/共42页第二十一页，共42页。连杆机构的运动连续连杆机构的运动连续(linx)性：指该机构在运动中能够连续性：指该机构在运动中能够连续(linx)实现给定的各个位置。实现给定的各个位置。 连杆机构的运动不连续连杆机构的运动不连续(linx)的问题

12、：错位不连续的问题：错位不连续(linx)；错序不连续；错序不连续(linx)。A(B)BCC1C2C1CC2 1 1 2 2DB1B3B2C1C3C2AD第21页/共42页第二十二页，共42页。2、实现预定运动规律的设计、实现预定运动规律的设计 : 能精确或近似能精确或近似(jn s)地地实现所要求的输出构件相对输入构件的某种函数关系实现所要求的输出构件相对输入构件的某种函数关系。又称函数生成机构。又称函数生成机构。3、实现预定轨迹的设计、实现预定轨迹的设计 : 连杆上某点通过某一预连杆上某点通过某一预先给定轨迹的功能。又称先给定轨迹的功能。又称轨迹生成机构轨迹生成机构。4、实现、实现综合功

13、能综合功能的设计（剪刀连续通过确定的设计（剪刀连续通过确定位置，刀刃按一定轨迹运动）。位置，刀刃按一定轨迹运动）。第22页/共42页第二十三页，共42页。1 1）实验法）实验法3 3）解析）解析(ji (ji x)x)法法2 2）几何）几何(j (j h)h)法法第23页/共42页第二十四页，共42页。A AB B1 1B B3 3B B2 2C C1 1C C3 3C C2 2D D第24页/共42页第二十五页，共42页。C C1 1D DB B1 1C C2 2B B2 2O O9090 - - A A AB=(ACAB=(AC2 2-AC-AC1 1)/2)/2BC=(ACBC=(AC1

14、 1+AC+AC2 2)/2)/2ACAC1 1=BC-AB=BC-ABACAC2 2=BC+AB=BC+AB180180（K-1K-1） （K+1K+1） = =A1第25页/共42页第二十六页，共42页。B Bi iC Ci i A Ai iB Bi iC Ci iA Ai iC Ci iA Ai iB Bi iB Bi iC Ci iA Ai i B Bi iC Ci iA Ai i1 1、求解、求解(qi ji)(qi ji)两连架杆对应位置设计问题的两连架杆对应位置设计问题的“刚化反转刚化反转法法”x xy yA AA Ai iD D D Di iB BB Bi iC CC Ci i

15、 i i 1 1i i - - i iC CA Ay yx xD DB B 如果把机构的第如果把机构的第i i个位置个位置AiBiCiDiAiBiCiDi看成一刚体看成一刚体( (即刚化即刚化) )，并，并绕点绕点D D转过转过(-(-i)i)角度角度(jiod)(jiod)(即反转即反转) )，使输出连架杆，使输出连架杆CiDCiD与与C1DC1D重合，称之为重合，称之为“刚化反转法刚化反转法”。第26页/共42页第二十七页，共42页。B B1 1D DB B2 2B B3 3E E1 1E E3 3A AB B2 2E E2 2B B2 2A AD DB B3 3E E3 3A AB B3

16、 3E E3 3C C1 1E E2 2 1 1 1 1 2 2 3 3 2 2 3 3B B1 1D DE E1 1A A2、给定两连架杆上三对对应位置、给定两连架杆上三对对应位置(wi zhi)的的设计问题设计问题第27页/共42页第二十八页，共42页。第28页/共42页第二十九页，共42页。结束结束(jish)设计设计(shj)制作：靳谦忠等制作：靳谦忠等第29页/共42页第三十页，共42页。第30页/共42页第三十一页，共42页。BACDBACD第31页/共42页第三十二页，共42页。AECDB第32页/共42页第三十三页，共42页。鹤式起重机鹤式起重机第33页/共42页第三十四页，共42页。函数函数(hnsh)(hnsh)生成机构生成机构第34页/共42页第三十五页，共42页。组合功能组合功能(gngnng)(gngnng)机构机构第35页/共42页第三十六页，共42页。轨迹轨迹(guj)(guj)生成机构生成机构第36页/共42页第三十七页，共42