机械原理平面连杆机构及其设计

1、机械原理平面连杆机构及其设计第1页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四8-1 连杆机构及其传动特点 1. 连杆机构 连杆机构共同的特点是，原动件都要通过不与机架相连的中间构件才能传动从动件，这个不与机架相连的中间构件称为连杆，而把具有连杆的这些机构统称为连杆机构。 第2页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四2传动特点 (1)主要优点： 1)连杆机构中的运动副一般均为低副(也称低副机构),可承受较大的载荷，几何形状简单，便于加工制造。 2)从动件可以实现不同的运动规律；3)在连杆机构中，连杆上不同点的轨迹称为连杆曲线。当改变连杆相对长度时，可得到不同形状的曲线

2、。(2)主要缺点： 1)一般具有较长的运动链，所以累积误差较大；2)连杆及滑块的质心作变速运动，它们所产生的惯性力难以 平衡，增加了机构的动载荷，因此不宜用于高速。 第3页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四3连杆机构的分类 (1)根据连杆机构中各构件间相对运动范围分： 平面连杆机构空间连杆机构(2)根据连杆机构所含构件数分： 四杆机构 六杆机构 多杆机构第4页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四8-2 平面连杆机构的类型和应用 1. 平面四杆机构的基本类型铰链四杆机构 铰链四杆机构的组成： 机架 4 连架杆1、3 连杆2曲柄：连架杆中，能作整周回转者。摇杆

3、：连架杆中，只能在一定范围内摆动者。所有的运动副都是转动副(周转副和摆动副)第5页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四1.1 曲柄摇杆机构第6页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四第7页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四1.2 双曲柄机构第8页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四 当两曲柄相互平行且长度相等时，双曲柄机构成为平行四边形机构。第9页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四第10页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四平行四边形机构的运动不确定现象：运动不确定现象的消除： 错开一

4、定角度再安装一组平行四边形机构。第11页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四逆平行(或反平行)四边形机构车门开闭机构第12页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四1.3 双摇杆机构第13页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四 第14页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯形机构。第15页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四2铰链四杆机构的演化形式 2.1 改变构件的形状和运动尺寸 1、曲柄滑块机构:对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构第16页，共62页，2022年，5月20日

5、，2点39分，星期四第17页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四2、双滑块机构第18页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四十字滑块联轴器椭圆仪第19页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四2.2 改变运动副尺寸偏心轮机构第20页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四2.3 选不同构件为机架(称为机构的倒置) 第21页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四第22页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四第23页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四2.4 运动副元素的逆换(包容关系逆

6、换) 第24页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四8-3 有关平面连杆机构的一些基本知识 1平面四杆机构有曲柄的条件 在BCD中 a+db+c在BCD中 b(da)+c 即 a+bd+c c(da)+b 即 a+cd+b 将上三式两两相加，得ab、ac、ad 所以，AB为最短杆，且 a与任意一杆长度之和都小于其他两杆长度之和。 设a、b、c、d 为各杆长度。且设a d ，A为周转副。第25页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四转动副A为周转副的条件是： 1、最短杆+最长杆长度其余两杆长度之和， 此条件为杆长条件；2、组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。 四

7、杆机构有曲柄的条件为： 1、各杆的长度应满足杆长条件；2、最短杆为连架杆或机架。第26页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四铰链四杆机构三种基本形式的判别依据： (1)当铰链四杆机构满足杆长条件时，若 1)最短杆为连架杆时曲柄摇杆机构;2)最短杆为机架时双曲柄机构;3)最短杆为连杆时双摇杆机构。 (2)当铰链四杆机构不满足杆长条件时双摇杆机构第27页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四2平面四杆机构的急回运动和行程速比系数 2.1 名词解释极位夹角当机构在两极限位置时，原动件AB所处两 个位置之间所夹的锐角，用表示。 极限位置C1D和C2D 摆 角两极限位置

8、所 夹的锐角，用 表示。第28页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四2.2 急回运动 当曲柄以等角速度1顺时针旋转时 摇杆的这种运动性质称为急回运动。 c）设两过程的平均速度分别为v1、v2，则 v2v1 第29页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四2.3 行程速比系数用来表明急回运动的急回程度， 用K表示。 第30页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四例题分析1、对心曲柄滑块机构 K=1 (滑块在正反行程中平均速度相等)故，没有急回运动第31页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四例题分析2、偏置曲柄滑块机构故，有急回运动

9、第32页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四例题分析3、导杆机构所以，有急回运动第33页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四3四杆机构的传动角与死点 3.1 压力角与传动角1、 压力角作用于C点的力与C点的速度方向之间所夹的锐角， 用表示。 2、传动角压力角的余角，用表示。 = 90 通常取min40，力矩较大时，要求min50。 Pt= P cos Pn= Psin 第34页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四第35页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四连接BD，得 3、最小传动角的位置第36页，共62页，2022年，5

10、月20日，2点39分，星期四3.2 死点 注意： 机构有无死点与原动件选取有关。 若=90 、 = 0，则机构处于死点位置。第37页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四例题分析第38页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四通过死点的措施：1)使各组机构的死点相互错开排列； 2)采用安装飞轮，借惯性作用闯过死点。利用死点的机构，如：飞机起落架；工件夹紧机构等。第39页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四4铰链四杆机构的运动连续性包括：错位不连续错序不连续连杆机构在运动过程中能否连续实现给定的各个位置的问题。 第40页，共62页，2022年，5月

11、20日，2点39分，星期四8-4 平面四杆机构的设计1.连杆机构设计的基本问题按给定运动要求选定机构，并确定其各构件的尺度参数。 1.1 设计要求(1) 满足预定的运动规律要求第41页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四(2) 满足预定的连杆位置要求第42页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四1.2 设计方法：解析法 图解法 实验法(3) 满足预定的运动轨迹第43页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四2. 用作图法设计四杆机构 (1) 按连杆预定位置设计四杆机构 已知：连杆上两活动铰链的中心B、C及其在运动过程中 的两个位置B1C1、B2C

12、2 。求：设计此四杆机构。1)已知活动铰链中心的位置第44页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四B1C1B2C2b12c12ADl无穷多解第45页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四已知：连杆上两活动铰链的中心B、C及其在运动过程中的 三个位置B1C1、B2C2、B3C3。求：设计此四杆机构。第46页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四B1C1B2B3C2C3ADb12b23c23c12唯一解第47页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四第48页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四AD2)已知固定铰链中心的

13、位置(即已知LAD)第49页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四AB1C1DB2C21212ADE2F2E1F1第50页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四E1F1E2E3F2F3ADADAB1C1D已知：两固定铰链的中心A、D，及在运动过程中连杆上的标线EF分别占据的三个位置E1F1、E2F2、E3F3。求：设计此四杆机构。唯一解第51页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四(2) 按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构 第52页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四第53页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期

14、四按两连架杆三个对应位置设计四杆机构已知：机架长度LAD= d、两连架杆对应转角 12、12 ， 13、13 。求：设计此四杆机构第54页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四ADB1B2-1212B3C113-13d12131231213123B2B3无穷多解第55页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四ADB1B221B2-121212B3C131313-13B3已知：机架长度LAD、一连架杆长度 LAB及其起始位置、 两连架杆对应转角 12、12 ， 13、13 。1、2、3为 CD杆上标线占据的三个位置。求：设计此四杆机构唯一解第56页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四(3) 按给定的行程速比系数K设计四杆机构 1) 曲柄摇杆机构 已知：K、LCD、辅 助条件。求：设计此曲柄摇杆机构 第57页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四 设曲柄长度为a，连杆长度为b，则:C1C2DAB1B2O2GF注意：A点可取在圆上除了弧FG以外任何点。因此，该题有无穷多解。90-第58页，共62页，2022年，5月20日，2点39分，星期四2) 曲