机械设计基础第二章平面连杆机构课件

1、13 十月 2022第2章 平面连杆机构 1第2章 平面连杆机构（Planar link） 2-1 平面四杆机构及其传动特点2-3 平面四杆机构的基本特性2-4 平面四杆机构的设计2-2 平面四杆机构的基本类型和应用11 十月 2022第2章 平面连杆机构 1第2章 平面13 十月 2022第2章 平面连杆机构 2 平面连杆机构：构件用低副（转动副和移动副）连接组成的平面机构。 2-1 平面四杆机构及其传动特点11 十月 2022第2章 平面连杆机构 2 平面13 十月 2022第2章 平面连杆机构 3 面接触，耐磨损连杆机构的优点 制造方便，易获得较高的制造精度11 十月 2022第2章 平

2、面连杆机构 3 面接触，13 十月 2022第2章 平面连杆机构 4 实现多种运动规律和轨迹要求11 十月 2022第2章 平面连杆机构 4 实现多种13 十月 2022第2章 平面连杆机构 5连杆机构的缺点低副中存在间隙，如构件与运动副数目较多时，运动 传递的累积误差大；连杆的惯性力不好平衡，动载荷大，不适合用于高速；设计较复杂，不易精确实现复杂运动规律等。11 十月 2022第2章 平面连杆机构 5连杆机构的缺 最简单的平面连杆机构是由四个构件组成，即平面四杆机构。 注： 由N个构件组成的平面连杆机构称为平面N 杆机构，如平面四杆机构、平面六杆机构等等。 最简单的平面连杆机构是由四个构件组

3、成，即平面四杆机构13 十月 2022第2章 平面连杆机构 7 铰链四杆机构 含一个移动副的四杆机构 含两个移动副的四杆机构 其他演化型式2-1 平面四杆机构的基本类型和应用平面四杆机构的类型11 十月 2022第2章 平面连杆机构 7 铰链四杆13 十月 2022第2章 平面连杆机构 8一、铰链四杆机构铰链四杆机构：全部由转动副相连的平面四杆机构。机架连架杆连杆连架杆曲柄摇杆铰链四杆机构基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。11 十月 2022第2章 平面连杆机构 8一、铰链四杆13 十月 2022第2章 平面连杆机构 9整转副(Fully rotating pair)联接的两构件

4、能相对作整周转动的运动副。整转副摆转副整转副摆转副摆转副(Partially rotating pair)联接的两构件不能相对作整周转动的运动副。 11 十月 2022第2章 平面连杆机构 9整转副(Fu13 十月 2022第2章 平面连杆机构 10曲柄摇杆机构(Crank-rocker)双摇杆机构(Double-rocker)机架曲柄机架摇杆摇杆摇杆铰链四杆机构的基本型式：11 十月 2022第2章 平面连杆机构 10曲柄摇杆机13 十月 2022第2章 平面连杆机构 11铰链四杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构平行四边形机构逆平行四边形机构等腰梯形机构双曲柄机构(Double-cran

5、k)曲柄曲柄11 十月 2022第2章 平面连杆机构 11铰链四杆机13 十月 2022第2章 平面连杆机构 121、曲柄摇杆机构应用实例一雷达天线俯仰角调整机构 11 十月 2022第2章 平面连杆机构 121、曲柄摇13 十月 2022第2章 平面连杆机构 13实例二搅拌机构11 十月 2022第2章 平面连杆机构 13实例二搅拌13 十月 2022第2章 平面连杆机构 14缝纫机踏板机构脚踏砂轮机构实例三、四11 十月 2022第2章 平面连杆机构 14缝纫机踏板13 十月 2022第2章 平面连杆机构 15应用实例一：2、双曲柄机构惯性筛机构 11 十月 2022第2章 平面连杆机构

6、15应用实例一13 十月 2022第2章 平面连杆机构 16平行四边形机构11 十月 2022第2章 平面连杆机构 16平行四边形13 十月 2022第2章 平面连杆机构 17逆(反)平行四边形机构11 十月 2022第2章 平面连杆机构 17逆(反)平13 十月 2022第2章 平面连杆机构 18应用实例二火车车轮的联动机构 11 十月 2022第2章 平面连杆机构 18应用实例二销控机构销控机构13 十月 2022第2章 平面连杆机构 20摄影升降机构11 十月 2022第2章 平面连杆机构 20摄影升降机应用实例双曲柄插床 应用实例双曲柄插床 13 十月 2022第2章 平面连杆机构 2

7、2应用实例一3、双摇杆机构鹤式起重机11 十月 2022第2章 平面连杆机构 22应用实例一13 十月 2022第2章 平面连杆机构 231、曲柄滑块机构ABCDABCDABCABC二、含一个移动副的四杆机构e偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构11 十月 2022第2章 平面连杆机构 231、曲柄滑13 十月 2022第2章 平面连杆机构 242、导杆机构ABC取曲柄AB作机架若lBClAB，转动导杆机构若lBClAB，摆动导杆机构应用：牛头刨床、插床、回转式水泵11 十月 2022第2章 平面连杆机构 242、导杆机13 十月 2022第2章 平面连杆机构 253、摇块机构和定块机构ABC取连

8、杆BC作机架，摇块机构取滑块作机架，定块机构11 十月 2022第2章 平面连杆机构 253、摇块机13 十月 2022第2章 平面连杆机构 26改变运动副类型转动副变成移动副改变构件相对尺寸双滑块机构（正弦）三、含两个移动副的四杆机构（双滑块机构）11 十月 2022第2章 平面连杆机构 26改变运动副13 十月 2022第2章 平面连杆机构 271、正弦机构311 十月 2022第2章 平面连杆机构 271、正弦机13 十月 2022第2章 平面连杆机构 282、正切机构11 十月 2022第2章 平面连杆机构 282、正切机13 十月 2022第2章 平面连杆机构 293、滑块联轴器11

9、 十月 2022第2章 平面连杆机构 293、滑块联13 十月 2022第2章 平面连杆机构 304、椭圆仪11 十月 2022第2章 平面连杆机构 304、椭圆仪13 十月 2022第2章 平面连杆机构 311、偏心轮机构四、其他演化型式11 十月 2022第2章 平面连杆机构 311、偏心轮13 十月 2022第2章 平面连杆机构 322、天平机构11 十月 2022第2章 平面连杆机构 322、天平机13 十月 2022第2章 平面连杆机构 333、牛头刨床机构11 十月 2022第2章 平面连杆机构 333、牛头刨13 十月 2022第2章 平面连杆机构 3411 十月 2022第2章

10、 平面连杆机构 3413 十月 2022第2章 平面连杆机构 352-2 平面四杆机构的基本特性 急回特性 压力角和传动角 死点位置 铰链四杆机构有整转副的条件11 十月 2022第2章 平面连杆机构 352-2 13 十月 2022第2章 平面连杆机构 36一、急回特性C2C1B2B121摇杆摆角 ：摇杆在两极限位置时的夹角极位夹角 ：摇杆在两极限位置时主动曲柄之间所夹的锐角ABCD1234曲柄运动夹角1和22 0，则K1，角越大，K值也越大，机构的急回运动性质越明显。(3)急回作用具有方向性,当原动件的回转方向改变时,急回的行程也跟着变。(4)偏置曲柄滑块机构也有急回运动特性，其极位夹角如

11、图。 (5)摆动导杆机构也有急回运动特性， 其极位夹角如图所示。 11 十月 2022第2章 平面连杆机构 38 讨论:(13 十月 2022第2章 平面连杆机构 39ABCD1234二、压力角和传动角作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度vC之间所夹的锐角称为压力角，压力角的余角称为传动角。vCFFF结论：1.压力角越小，传动角越大，机构传力性能越好；2.压力角越大，传动角越小，机构传力性能越差，效率低。11 十月 2022第2章 平面连杆机构 39ABCD113 十月 2022第2章 平面连杆机构 40 连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角 称为四杆机构在此位置的传动角。且 90 90

12、最小传动角的确定： 对于曲柄摇杆机构， min出现在主动件曲柄与机架共线的两位置之一。传动角大，传力性能好即当BCD为锐角时，min=BCDmin当BCD为钝角时，min=180-BCDmax对于一般机械，对于大功率机械，11 十月 2022第2章 平面连杆机构 40 连13 十月 2022第2章 平面连杆机构 41 以摇杆CD为主动件，则当连杆与从动件曲柄共线时，机构的传动角0， 这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件AB转动的“顶死”现象，机构的这种位置称为“死点”三、死点位置11 十月 2022第2章 平面连杆机构 41 以13 十月 2022第

13、2章 平面连杆机构 42曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点无死点存在DA练习：11 十月 2022第2章 平面连杆机构 42曲柄摇杆机13 十月 2022第2章 平面连杆机构 43（1）克服死点的方法1）利用安装飞轮加大惯性的方法，借惯性作用使机构闯过死点。2）采用将两组以上的同样机构组合使用，而使各组机构的死点位置相互错开排列的方法。11 十月 2022第2章 平面连杆机构 43（1）克服13 十月 2022第2章 平面连杆机构 44例1 飞机起落架收放机构（2）死点的应用ABDC 0FABCDF11 十月 2022第2章 平面连杆机构 44例1 飞机13 十月 2022第2章 平面连杆机构

14、 45例2 工件夹紧机构 11 十月 2022第2章 平面连杆机构 45例2 工13 十月 2022第2章 平面连杆机构 46C2B2C1B1四、铰链四杆机构有整转副的条件整转副：两构件能相对转动3600的转动副。ABCDl2l3l4l1结论：1、铰链四杆机构有整转副的条件是：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、整转副由最短杆与其邻边组成。11 十月 2022第2章 平面连杆机构 46C2B213 十月 2022第2章 平面连杆机构 47结论：1、铰链四杆机构有整转副的条件是：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、整转副由最短杆与其邻边组成。11 十月 20

15、22第2章 平面连杆机构 47结论：1、13 十月 2022第2章 平面连杆机构 48具有整转副的铰链四杆机构型式最短杆的邻边为机架：最短杆为机架：最短杆为连杆：曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构11 十月 2022第2章 平面连杆机构 48具有整转副整转副存在条件：1）四杆长度满足杆长条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和。2）构成整转副的构件中必有一个是最短杆。满足杆长条件时，最短杆两端分别是两个整转副。此时，若以最短杆或其相邻杆作机架，机构都存 在曲柄。否则，为双摇杆机构。不满足杆长条件则没有整转副，获得双摇杆机构。小结：整转副存在条件：1）四杆长度满足杆长条件：最短杆与最长杆

16、长度13 十月 2022第2章 平面连杆机构 50作业：P3721、2311 十月 2022第2章 平面连杆机构 50作业：P313 十月 2022第2章 平面连杆机构 51设计的基本问题：根据给定的平面四杆机构的运动（结构、动力）要求，选择机构的类型、确定各构件的尺寸1、满足预定的运动规律要求2-3 平面四杆机构的设计例1、牛头刨床机构2、满足预定的构杆位置要求例2、小型电炉炉门的开闭机构3、满足预定的轨迹要求例3、搅拌机构例4、鹤式起重机三类设计问题：11 十月 2022第2章 平面连杆机构 51设计的基本13 十月 2022第2章 平面连杆机构 52设计方法：图解法、解析法、实验法、图谱

17、法学习方法： 掌握最基本的铰链四杆机构的设计方法和理论，然后推广到演化形式。图解法的关键：确定四个铰链中心的位置11 十月 2022第2章 平面连杆机构 52设计方法：13 十月 2022第2章 平面连杆机构 53一、按照给定的行程速度变化系数K设计四杆机构例一、曲柄摇杆机构已知条件：摇杆长度l3，摆角和行程速度变化系数K。核心问题：确定铰链中心A点的位置，定出l1、l2、l4杆长。C1C2B1B2ABCD123411 十月 2022第2章 平面连杆机构 53一、按照给13 十月 2022第2章 平面连杆机构 54DC1C2l3AMN取比例尺l = xmm/mm90-解：2.计算极位夹角 3.

18、按比例作图，求出A的位置，用尺子量取AC1,AC2.4.计算B1B211 十月 2022第2章 平面连杆机构 54DCBeAN90-HC1C2例二、偏置曲柄滑块机构对于给定行程速比系数K、滑块行程H和偏距e时,可以用同样方法设计出曲柄滑块机构. BeAN90-HC1C2例二、偏置曲柄滑块机构对于给定行13 十月 2022第2章 平面连杆机构 56B2B1m例三、摆动导杆机构已知条件：机架长度l4，行程速度变化系数K。CA核心问题：确定l1长度。取比例尺l=x mm/mmCAn11 十月 2022第2章 平面连杆机构 56B2B1m13 十月 2022第2章 平面连杆机构 57二、按给定连杆位置

19、设计四杆机构B1C1B2C2DAB3C3B2C2B1C1DA取比例尺l=x mm/mm11 十月 2022第2章 平面连杆机构 57二、按给定13 十月 2022第2章 平面连杆机构 58三、按给定两连架杆位置设计四杆机构已知：两连架杆的三对对应位置；求：确定各杆的长度。方法一、解析法方法二、几何试验法11112323xy121314ABCD11 十月 2022第2章 平面连杆机构 58三、按给定13 十月 2022第2章 平面连杆机构 59解析法:11112323xy121314ABCD消去，整理得P2P0P111 十月 2022第2章 平面连杆机构 59解析法:1D实验法当给定连架杆位置超

20、过三对时，一般不可能有精确解。只能用优化或试凑的方法获得近似解。1)首先在一张纸上取固定轴A的位置，作原动件角位移i位置 i i 位置 i i 12 15 10.8 45 15 15.823 15 12.5 56 15 17.534 15 14.2 67 15 19.22)任意取原动件长度AB3)任意取连杆长度BC，作一系列圆弧;4)在一张透明纸上取固定轴D，作角位移iDk15) 取一系列从动件长度作同心圆弧。6) 两图叠加，移动透明纸，使ki落在同一圆弧上。 iiAC1B1D实验法当给定连架杆位置超过三对时，一般不可能有精确解。只能ABCD四、按给定点的运动轨迹设计四杆机构NEM连杆作平面运

21、动,其上各点的轨迹均不相同。B、C点的轨迹为圆弧; 其余各点的轨迹为一条封闭曲线。设计目标: 就是要确定一组杆长参数, 使连杆上某点的轨迹满足设计要求。ABCD四、按给定点的运动轨迹设计四杆机构NEM连杆作平面运连杆曲线生成器ABCD连杆曲线生成器ABCD13 十月 2022第2章 平面连杆机构 63连杆曲线生成器设计方法：图谱法11 十月 2022第2章 平面连杆机构 63连杆曲线生13 十月 2022第2章 平面连杆机构 64作业：P3725、27、 28、 21011 十月 2022第2章 平面连杆机构 64作业：P313 十月 2022第2章 平面连杆机构 6511 十月 2022第2章 平面连杆机构 6513 十月 2022第2章 平面连杆机构 6611 十月 2022第2章 平面连杆机构 6613 十月 2022第2章 平面连杆机构 6711 十月 2022第2章 平面连杆机构 6713 十月 2022第2章 平面连杆机构 6811 十月 2022第2章 平面连杆机构 6813 十月 2022第2章 平面连杆机构 6911 十月 2022第2章 平面连杆机构 6913 十月 2022第2章 平面连杆机构 70卡车车厢翻斗机构11 十月 2022第2章 平面连杆机构 70卡车车厢翻13 十月 2022第2章 平面连杆机构 71手动抽水机构1