机械设计基础第三章连杆机构

1、机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构2-1 平面四杆机构的基本类型2-2 平面四杆机构的特点及设计第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构（1 1）了解常用四杆机构的基本类型和应用。）了解常用四杆机构的基本类型和应用。（2 2）对）对急回特性、传动角、压力角、死点位置急回特性、传动角、压力角、死点位置等有等有明确概念。明确概念。机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构一、铰链四杆机构1 基本型式2 铰链四杆机构划分3 平面四杆机构的工作特性4 机构演化方式机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构一、铰链四杆机构一、铰链四杆机构1 1 基本型式基本型式 平面连杆机

2、构的基本型式是平面连杆机构的基本型式是铰链四杆机构铰链四杆机构 其余四杆机构均是由铰链四杆机构演化而成的其余四杆机构均是由铰链四杆机构演化而成的铰链四杆机构铰链四杆机构机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构基本型式（续）基本型式（续） 结构特点：结构特点：四个运动副均为转动副四个运动副均为转动副 组成：组成： 机架、连杆、连架杆机架、连杆、连架杆机架：机架：固定不动的构件固定不动的构件AD连架杆：连架杆：直接与机架相连的构直接与机架相连的构件件AB、CD连杆：连杆：不与机架相连的构件不与机架相连的构件BC曲柄：曲柄：能作整周转动的连架杆能作整周转动的连架杆摇杆：摇杆：不能作整周转动

3、的连架杆不能作整周转动的连架杆1B2C31B2C34AD连杆连杆连架杆连架杆连架杆连架杆机架机架1234ABCD曲柄曲柄摇杆摇杆( (摆杆摆杆) )( (周转副周转副) )( (摆转副摆转副) )机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构2 铰链四杆机构划分铰链四杆机构划分按连架杆不同运动形式分：按连架杆不同运动形式分：(1) 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构(2) 双曲柄机构双曲柄机构(3) 双摇杆机构双摇杆机构连杆连杆连架杆连架杆连架杆连架杆1234ABCD4AD23作机架曲柄摇杆机构14AD23作机架双摇杆机构4AD1231作机架双曲柄机构曲柄摇杆机构4AD123机械设计基础机械设计基础

4、 平面连杆机构平面连杆机构(1) 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 结构特点：结构特点：连架杆连架杆1为曲柄，为曲柄，3为摇杆为摇杆 举例：举例：搅拌器机构、搅拌器机构、雷达天线机构雷达天线机构1234机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构(2) 双曲柄机构双曲柄机构 结构特点：结构特点：二连架杆均为曲柄二连架杆均为曲柄 举例：举例：振动筛机构振动筛机构 变速变速机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构特殊特殊双曲柄机构双曲柄机构平行四边形机构平行四边形机构结构特点：结构特点：二曲柄等速二曲柄等速运动不确定问题运动不确定问题反平行四边形机构反平行四边形机构结构特点：结构特点：二曲

5、柄转向相反二曲柄转向相反车门开闭机构车门开闭机构机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构(3) 双摇杆机构双摇杆机构 结构特点：结构特点：二连架杆均为摇杆二连架杆均为摇杆 举例举例: : 鹤式起重机鹤式起重机机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构特殊机构特殊机构 等腰梯形机构等腰梯形机构 实例实例: : 汽车前轮转向机构汽车前轮转向机构机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构3 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性(1)曲柄存在条件(2)急回特征(3)传力特性(4)死点连杆连杆连架杆连架杆连架杆连架杆1234ABCD机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构

6、平面连杆机构(1)(1)曲柄存在条件曲柄存在条件ABCDabcdf设 AB 为曲柄, 且 af 、b+f c 、c+f b以 fmax = a + d ， fmin = d - a 代入并整理得：b+c a+d 、 b+d a+c 、 c+d a+b并可得: ab 、 ac 、 aL(L(其余两杆长度之和其余两杆长度之和) )时时 双摇杆机构双摇杆机构曲柄存在的条件：(1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和(2)曲柄是最短杆。机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有急回特

7、征急回特征极位夹角：极位夹角： 对应从动杆的两个极限位置对应从动杆的两个极限位置, , 主动件两相应位置所夹主动件两相应位置所夹锐角锐角. .急回特性分析：急回特性分析： 1 = C 1 = 1 t1 =1800 + 2 = 1 t2 =1800 - t1 t2 , v2 v1行程速比系数行程速比系数K K (2) 急回特征急回特征K=1, 无急回特性无急回特性 K急回特征越显著急回特征越显著1jB2C212v2v1 00212112122112180180tttCCtCCvvK/11180 KK 慢快v急回特性的应用例：急回特性的应用例：牛头刨牛头刨工作要求工作要求B1C14ABCD231机

8、械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构 压力角压力角 FV从动杆从动杆( (运动输出件运动输出件) )受力点的力作用线与该点受力点的力作用线与该点速度方位线所夹锐角速度方位线所夹锐角. (. (不考虑摩擦不考虑摩擦) )传动角传动角 dd d 1800 d压力角的余角压力角的余角. .( (连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角) )压力角和传动角压力角和传动角(3) 传力特性传力特性机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构 传动不利，设计时规定 4050 通常，机构在运动过程中传动角通常，机构在运动过程中传动角 是变化的，是变化的，最小值在哪？最小值在哪

9、？机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构最小传动角最小传动角 minminDdBACabcdjdjcos2cos2222222cbcbBDdadaBDcbdadacb2cos2cos2222jdj =0 cos j =1 cos d d minj =180 cos j = 1 cos d d max分析分析d d min 或或 d d max 可能最小可能最小 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构, ,当曲柄主动时当曲柄主动时, ,在在曲柄与机架共线曲柄与机架共线的两个位置的两个位置之一之一, ,传动角最小传动角最小. .机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构 死点死点: : 传动

10、角为零传动角为零 =0(=0(连杆与从动件共线连杆与从动件共线),),机构顶死机构顶死(4) 死点死点 M=F*LB1C1B2C24ABCD231Fv=00Fv=00=00C2B2=00BACB1C机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构 利用构件惯性力利用构件惯性力 实例实例: :家用缝纫机家用缝纫机 采用多套机构错位排列采用多套机构错位排列 实例实例: :蒸汽机车车轮联动机构蒸汽机车车轮联动机构 蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联动机构通过死点动机构通过死点克服死点的措施克服死点的措施 GGEFEF机械设计基础机械

11、设计基础 平面连杆机构平面连杆机构 实例实例: :夹具夹具 飞机起落架机构飞机起落架机构死点的利用死点的利用=00机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构4 机构演化方式机构演化方式连杆连杆连架杆连架杆连架杆连架杆1234ABCD机构演化方法机构演化方法扩大回转副扩大回转副改变更杆件长度用移动副取代回转副改变更杆件长度用移动副取代回转副变更机架等变更机架等机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构扩大回转副扩大回转副 曲柄滑块机构曲柄滑块机构(扩大回转副扩大回转副) 偏心轮机构偏心轮机构机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构1B2C34AD

12、曲线导轨曲柄滑块机构曲线导轨曲柄滑块机构lCD e 01B24AC3偏置式曲柄滑块机构偏置式曲柄滑块机构对心式曲柄滑块机构对心式曲柄滑块机构1B24AC3e3D1B2C4A对对CD杆等效转化杆等效转化转动副变成移动副转动副变成移动副改改变杆件长度变杆件长度机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构 选不同构件作机架选不同构件作机架 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 导杆机构导杆机构变更机架变更机架曲柄滑块机构曲柄滑块机构 例例导杆机构导杆机构 例例 曲柄摇块机构曲柄摇块机构 移动导杆机构移动导杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构移动导杆机构移动导杆机构机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机

13、构C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234回转导杆机构回转导杆机构lBC lAB，导杆导杆AC整周转动整周转动C234C234C234C234AB123C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C4lBC minA0 分析分析. .机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构 设计设计. .C2DC1y2 A0AC3B3minmin 须不小于须不小于 .机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构 实现预定轨迹的设计实现预定轨迹的设计 即要求机构中连杆上某点的轨迹能与给定的曲线相一致即要求机构中连杆上某点的轨迹能与给定的曲线相一致,或或能通过给定曲线上的若干有系列的点能通过给定曲线上的若干有系列的点如如: :搅拌器机构搅拌器机构要求连杆上某点