南航专业课机械原理第6章

1、“机械原理”课程电子讲稿.3平面四杆机构的工作特性2一、铰链四杆机构曲柄存在的条件bcd（）连架杆和机架中必有一杆为最短杆；（）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；如果不能同时满足上述两个条件，机构中便不可能存在曲柄，只能成为双摇杆机构。3af在任意位置，对于BCD：bbfccfa第一种情况：ad 时，则有dfdaaa aaccbb ccc bad ddbac a为最短，aad 即连架杆为最短。ba4最短杆与任一杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，即最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。d b b d c d c f ,b c ,b fC第二种情况：ad 时，则有B

2、fadB1B2dAfmaxfminafcbfadcdaadd为最短，即fbfbc cba aacdbbdbdc机架为最短。cdcf6最短杆与任一杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，即最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。bc bc cb d b d a d a当满足“最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和”时，根据机架不同的取法，具有不同的机构：l2lmin的邻边为机架时为曲柄摇杆机构；lmin为机架时为双曲柄机构；lmin的对边为机架时为双摇杆机构。l3l1l47（）连架杆和机架中必有一杆为最短杆；（）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；如果不能同时满足

3、上述两个条件，机构中便不可能存在曲柄，只能成为双摇杆机构。二、急回特性和行程速比系数在曲柄摇杆机构中摆角：摇杆两极限位置之间的夹角；极位夹角：摇杆两极限位置时，曲柄所夹的锐角。8急回特性：1）工作行程：摇杆端点从C1C2，曲柄转过1180，时间为t1，C点的平均速度为v1。2）回程：摇杆端点从C2C1，曲柄转过2180，时间为t2，C点的平均速度为v2。 v2v1t1t2具有急回性质。 1 ov 2180K 行程速比系数K的定义： ov180912对心曲柄摇杆机构：0，K1偏置曲柄摇杆机构： 0，K110K 180 o 180 o 摆动导杆机构：，K111K 180 o 180 o 三、压力角

4、与传动角压力角：作用于的力 与点速度方向之间所夹的锐角。相应的余角称为传动角。力P的分解压力角是用来判断机构力学性能的指标。 180 o 为锐角时为钝角时传动角和内角的关系：如何求最小传动角？12 Pt P cos P P sin n四、死点的位置曲柄不能转构出现“卡死”现象，机构的此种位置称为死点位置。为了保证机构顺利通过死点位置，工程设计常利用从动件曲柄的惯性，或采用多组机构，使机构的死点位置错开。工程实践中，也常利用机构的死点位置来实现某些要求。13五、铰链四杆机构的运动连续性（）铰链四杆机构的运动连续性，是指机构在运动中各构件能够连续占据各给定的位置。机构的可行域和非可行域 。构件能够

5、在某一范围内连续运域越过非可行域而进入另一个可行域。构不能由一个可行146.4平面连杆机构的设计15一、平面连杆机构设计的基本问题主要根据给定的运动条件，选定机构的形式，确定机构运动简图的尺寸参数。设计要求：按照给定的位置或运动规律设计使连杆的运动满足给定的位置 ；两连架杆的转角能够满足给定的对应关系 ；满足给定的行程速比系数。利用连杆平面上的点实现一定轨迹的要求。设计方法：图解法、实验法和法。16二、用图解法设计四杆机构1）按连杆预定位置设计四杆机构172）按两连架杆给定的对应位置设计四杆机构设计原理？18设计过程193）按给定的行程速比系数设计四杆机构（）曲柄摇杆机构设已知摇杆的长度、机架

6、AD的长度、摆角及行程速比系数，现设计一曲柄摇杆机构。铰链A及各构件的长度。设计的实质是确定固定l2l3l1l4209021l1 (l AC 2 l AC1 ) / 2 l (l l) / 22AC 2AC 1l AC1 l2 l1 l l l AC 221 K 180 o 180 o 180 o K 1K 1（）曲柄滑块机构设已知曲柄滑块机构的行程速比系数，冲程和偏距，现设计此机构。22K 180 o 180 o 180 o K 1K 1He23l1 (l AC 2 l AC1 ) / 2 l (l l) / 22AC 2AC 1l AC1 l2 l1 l l l AC 221 K 180

7、o 180 o 180 o K 1K 1（）摆动导杆机构设已知摆动导杆机构中机架的长度为，行程速比系数为，现设计此机构。导杆机构的极位夹角等于导杆的摆角，所需确定的尺寸是曲柄长度。24K 180 o 180 o 180 o K 1K 1Aad25K 180 o 180 o 180 o K 1K 1三、用法设计四杆机构用法设计四杆机构，首先要建立机构的各待定尺寸参数和已知的运动参数的的机构尺寸参数。方程，通过求解方程得出需求261)按给定两连架杆对应角位移设计四杆机构铰链四杆机构中，原动件为0，角位移为的初；从动件的初为0，角位移为；要求确定各构件尺寸、。为建立包括运动参数与构件尺寸参数的方程，

8、先建立直角坐标系，使原点与固定铰链重合，轴与机架相重合。把各构件表示为矢量矢量封闭形。27YCbBc00AdDX ar b cr d 矢量方程为分量方程为消去，并整理得式中方程中有5个未知量p 、p 、p 、 、0012228通常有两种情况进行机构尺寸的求解。p (d 2 c2 a2 b2 ) /(2ac)1p2 d / ap3 d / cp1 p2 cos( 0 ) p3 cos( 0 ) cos( ) (0 0 )YCbBc00AdDXa cos( 0 ) b cos c cos( 0 ) d a sin( ) b sin c sin( )00设计如图示的铰链四杆机构，已知连架杆的起060

9、，其转角范围为 m 100； 要求两连架杆和之间的转角近似地实现函数关系 =lgx ， （ x ），但必须保证下列三组对应值完全准确：x1 2、y10.301；x25、y2 0.699 ； x3 9 、 y3 0.95420240,其转角范围为m-连架杆的起50。29B0m0ADmC)按给定的运动轨迹设计四杆机构，要求选定各构件尺寸及连杆上某点的位置，使该点运动轨迹与给定轨迹相符。先建立点的位置方程。30M(XM,YM)Yek12CBbcAdNDX要确定M点的位置，需要6个尺寸参数，一般选：、 、和。首先要寻求这6个参数与M点的坐标(XM ，YM)的关系。在四边形ABNM和四边形MNDC中U

10、V W222分别消去和，并考虑到1231X M d c cos e sin 2 Y c sin e cos M2X M a cos k sin 1 Y a sin k cos M1M(XM,YM)Yek12CBbcAdNDX U 2 V 2 W 2式中：上述方程中，待定尺寸参数为、和。若在给定的轨迹中任选个点的坐标XMi、YMi（， ，），代上式中，联立求解，即可求出机构尺寸及连杆上点的位置。所得结果能实现给定轨迹中这点的位置，其他位置就不一定能实现。32U e( X d ) cos Ysin ( X 2 Y 2 k 2 a2 )MMMM kX( X d )2 Y 2 e2 c2 MMMV e( X d ) sin Ycos ( X 2 Y 2 k 2 a2 )MMMM kY( X d )2 Y 2 e2 c2 MMMW 2kesin X( X