《平面连杆机构修改》教学课件

第2章平面连杆机构根本要求：了解平面连杆机构的组成及其主要特点；了解平面连杆机构的根本形式——铰链四杆机构及其演化和应用；对曲柄存在条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数等有明确的概念；掌握按图解法设计简单平面四杆机构的根本方法。重点：曲柄存在条件、传动角、急回运动、行程速比系数。难点：平面四杆机构最小传动角确实定；铰链四杆机构有整转副的条件。第2章平面连杆机构根本要求：了解平面连杆机构的组成及其主1平面连杆机构——许多构件用低副〔转动副和移动副〕连接组成的平面机构。优点：1、低副面接触，压强小，耐磨损，可用于重型机械。2、接触面是圆柱面或平面，可获得较高制造精度。3、低副的约束靠形状〔几何约束〕，无需附加的约束装置。缺点：1、低副中存在间隙，会引起运动积累误差，不适于高精度机械2、连杆机构设计较复杂，不易准确实现复杂运动规律3、局部构件为变速运动，有惯性力，不适合高速机构概述平面连杆机构——许多构件用低副〔转动副和移动2§2-1铰链四杆机构的根本型式和特性平面四杆机构的根本类型——铰链四杆机构。铰链四杆机构的组成：

机架4—固定构件

连架杆1、3—与机架用转动副相连

连杆2—不与机架直接相连铰链四杆机构的特征：所有的运动副都是转动副。曲柄——能绕机架上的转动副中心作整周转动的连架杆。摇杆——只能绕机架上的转动副中心摆动的连架杆。§2-1铰链四杆机构的根本型式和特性平面四杆机构的根本类3一.曲柄摇杆机构通常曲柄主动，摇杆从动；也有摇杆主动的情况〔如牛头刨床进给机构、缝纫机脚踏机构等〕。——两个连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。组成：曲柄、连杆、摇杆、机架按连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种根本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构一.曲柄摇杆机构通常曲柄主动，摇杆从动；也有摇杆主动的情况4搅拌机构雷达调整机构搅拌机构雷达调整机构5缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构6二.双曲柄机构：两连架杆都是曲柄。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：二.双曲柄机构：两连架杆都是曲柄。当两曲柄相互平行且长度7《平面连杆机构修改》教学课件8《平面连杆机构修改》教学课件9三.双摇杆机构：两连架杆都是摇杆三.双摇杆机构：两连架杆都是摇杆10两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯形机构。两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯形机构。11四铰链四杆机构有整转副的条件铰链四杆机构三种类型的区别是有无曲柄及曲柄的多少，具有整转副的铰链四杆机构才可能存在曲柄。其是否具有整转副取决于各杆的相对长度。

在ΔAC2D中：在ΔAC1D中：整转副---能作整周回转的转动副。否那么称为摆转副。四铰链四杆机构有整转副的条件铰链四杆机构三种类型的区别是有12铰链四杆机构有整转副的必要条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；〔杆长条件〕整转副是由最短杆与其邻边组成的。铰链四杆机构三种根本形式的判别依据：当铰链四杆机构满足杆长条件时，1〕以最短杆为机架，得到双曲柄机构；2〕以最短杆的邻边为机架，得到曲柄摇杆机构；3〕以最短杆的对边为机架，得到双摇杆机构。

当铰链四杆机构不满足杆长条件时，只能为双摇杆机构。铰链四杆机构有整转副的必要条件：最短杆与最长杆长度之和小于13《平面连杆机构修改》教学课件14

由上节知，以不同构件为机架，可得到三种不同的铰链四杆机构。事实上，通过以下四种手段，可得到各种四杆机构。五铰链四杆机构的演化①以移动副代替回转副。②改变构件尺寸。③改变运动副尺寸。④变更机架。由上节知，以不同构件为机架，可得到三种不同的铰链四杆15含一个移动副的四杆机构：。含一个移动副的四杆机构：。16摇块机构

定块机构摆动导杆机构摇块机构定块机构摆动导杆机构17《平面连杆机构修改》教学课件181231232含两个移动副的四杆机构：1231232含两个移动副的四杆机构：19《平面连杆机构修改》教学课件20具有偏心轮的四杆机构：具有偏心轮的四杆机构：21摇杆处于两极限位置时，曲柄AB所对应的两个位置之间所夹锐角。极限位置：摇杆所能到达的极限位置。C1D和C2D摆角：摇杆两极限位置间的夹角。极位夹角θ：§2-2平面四杆机构的特性一急回特性摇杆处于两极限位置时，曲柄AB所对应的两个位置之间所夹锐角。22

当曲柄以等角速度ω1顺时针旋转时：

c〕设两过程的平均速度分别为v1、v2，那么∴v2＞v1

摇杆的这种运动性质称为急回运动。当曲柄以等角速度ω1顺时针旋转时：c〕设两过程的平均速度23行程速比系数Ｋ:摇杆反正行程平均速度之比。用来说明急回运动的程度。急回特性是表征从动件特性的。假设＞0，即K＞1，机构具有急回运动特性。越大，K越大，机构急回运动特性越显著。＝0时，K＝1，机构无急回运动特性。利用急回特性可缩短非生产时间，提高生产率。对于有急回特性要求的机械，常根据K值计算出角，再确定各构件的尺寸。行程速比系数Ｋ:摇杆反正行程平均速度之比。用来说明急回运动241、对心曲柄滑块机构是否有急回特性？∵θ＝0∴K=1〔即滑块在正反行程中平均速度相等〕故没有急回特性?例题分析?2、偏置曲柄滑块机构是否有急回特性？故有急回特性1、对心曲柄滑块机构是否有急回特性？∵θ＝0?例题分析25?例题分析?3、导杆机构所以，有急回特性?例题分析?3、导杆机构所以，有急回特性26二、.压力角、传动角⑴压力角:从动件所受驱动力与该力作用点绝对速度方向之间所夹的锐角。⑵传动角:压力角的余角。γ=90°－αγ越大〔α越小〕，有效分力F′=Fsinγ=Fcosα越大，机构传力性能越好，传动效率越高。设计时，应使min。曲柄摇杆机构的传动角随曲柄的转动而变化。动力传动中要求：γmin≥40°；力矩较大时γ

min≥50°。二、.压力角、传动角⑴压力角:从动件所受⑵传动角:27《平面连杆机构修改》教学课件28

最小传动角的位置在△BCD中在△ABD中最小传动角的位置在△BCD中在△ABD中293.死点位置曲柄摇杆机构，当摇杆为原动件时，在曲柄与连杆两次共线的位置，机构可能出现卡死或运动不确定现象。机构的这种位置称为死点位置。死点的防止机构错位排列加飞轮,利用惯性通过死点利用外力死点的利用

飞机起落架夹具3.死点位置曲柄摇杆机构，当摇杆为原动件时，在曲柄与连杆两次30《平面连杆机构修改》教学课件31《平面连杆机构修改》教学课件32平面四杆机构的设计，是根据给定的运动条件、几何条件甚至动力学条件来确定机构运动简图的尺寸参数。生产中的实际设计问题可归纳为如下两类：1、按照给定的从动件运动规律〔位移、速度、加速度〕设计四杆机构；2、按〔连杆上〕给定点的运动轨迹设计四杆机构。§2-4平面四杆机构的设计设计的方法有：1、解析法——精度高，应用最广。不太直观。2、图解法〔作图法〕——简便直观，精度低。一般用来求解初始值。3、实验法——烦琐且精度低。不得已时才使用。平面四杆机构的设计，是根据给定的运动条件、几何条件甚至动力学33一、按给定行程速比系数K设计：〔有急回特性的四杆机构〕1.根据给定的K值求出θ值；2.取摇杆长度，根据给定摆角ψ按比例μ画出摇杆的两极限位置。3.再过、作出使弧所对圆心角为2θ的圆。两圆周上任意点作为机架上A点都满足急回特性要求。4.最后各杆长为：条件：摇杆长度l3、摆角ψ、K。求：铰链中心A、其余杆长度l1、l2、l4。一、按给定行程速比系数K设计：〔有急回特性的四杆机构〕1.根34注意：A点不能选在圆弧C1C2和EF内。注意：A点不能选在圆弧C1C2和EF内。35作图法设计曲柄滑块机构条件：滑块行程H、偏心距e、行程速比系数K。C作图法设计曲柄滑块机构条件：滑块行程H、偏心距e、行程速比系36《平面连杆机构修改》教学课件37作图法设计导杆机构Φ

作图法设计导杆机构Φ38连杆两端的铰链作圆周运动，给定连杆三个位置有唯一解；给定两个位置有一组解。二、按给定连杆长度及连杆的两个或三个位置设计：连杆两端的铰链作圆周运动，给定连杆三个位置有唯一解；给定两个391〕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、B2C2B1C1C2B21〕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B40〔2〕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。〔2〕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41教材P35－P372－3、6、7、。〔要求用图解法做题〕end本章作业教材P35－P37end本章作业42三.按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构三.按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构43：1.按两连架杆两个对应位置设计四杆机构求：铰链中心C、其余杆的长度。：1.按两连架杆两个对应位置设计四杆机构求：铰链中心C、其余442.按两连架杆三个对应位置设计四杆机构1〕解析设计法：2.按两连架杆三个对应位置设计四杆机构1〕解析设计法：452〕作图设计法：：求：铰链中心C、其余杆的长度。2〕作图设计法：：求：铰链中心C、其余杆的长度461.按两连架杆对应角位移设计四杆机构四．用实验法设计四杆机构1.按两连架杆对应角位移设计四杆机构四．用实验法设计四杆机47《平面连杆机构修改》教学课件482.按照预定的运动轨迹设计四杆机构2.按照预定的运动轨迹设计四杆机构49第2章平面连杆机构根本要求：了解平面连杆机构的组成及其主要特点；了解平面连杆机构的根本形式——铰链四杆机构及其演化和应用；对曲柄存在条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数等有明确的概念；掌握按图解法设计简单平面四杆机构的根本方法。重点：曲柄存在条件、传动角、急回运动、行程速比系数。难点：平面四杆机构最小传动角确实定；铰链四杆机构有整转副的条件。第2章平面连杆机构根本要求：了解平面连杆机构的组成及其主50平面连杆机构——许多构件用低副〔转动副和移动副〕连接组成的平面机构。优点：1、低副面接触，压强小，耐磨损，可用于重型机械。2、接触面是圆柱面或平面，可获得较高制造精度。3、低副的约束靠形状〔几何约束〕，无需附加的约束装置。缺点：1、低副中存在间隙，会引起运动积累误差，不适于高精度机械2、连杆机构设计较复杂，不易准确实现复杂运动规律3、局部构件为变速运动，有惯性力，不适合高速机构概述平面连杆机构——许多构件用低副〔转动副和移动51§2-1铰链四杆机构的根本型式和特性平面四杆机构的根本类型——铰链四杆机构。铰链四杆机构的组成：

机架4—固定构件

连架杆1、3—与机架用转动副相连

连杆2—不与机架直接相连铰链四杆机构的特征：所有的运动副都是转动副。曲柄——能绕机架上的转动副中心作整周转动的连架杆。摇杆——只能绕机架上的转动副中心摆动的连架杆。§2-1铰链四杆机构的根本型式和特性平面四杆机构的根本类52一.曲柄摇杆机构通常曲柄主动，摇杆从动；也有摇杆主动的情况〔如牛头刨床进给机构、缝纫机脚踏机构等〕。——两个连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。组成：曲柄、连杆、摇杆、机架按连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种根本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构一.曲柄摇杆机构通常曲柄主动，摇杆从动；也有摇杆主动的情况53搅拌机构雷达调整机构搅拌机构雷达调整机构54缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构55二.双曲柄机构：两连架杆都是曲柄。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：二.双曲柄机构：两连架杆都是曲柄。当两曲柄相互平行且长度56《平面连杆机构修改》教学课件57《平面连杆机构修改》教学课件58三.双摇杆机构：两连架杆都是摇杆三.双摇杆机构：两连架杆都是摇杆59两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯形机构。两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯形机构。60四铰链四杆机构有整转副的条件铰链四杆机构三种类型的区别是有无曲柄及曲柄的多少，具有整转副的铰链四杆机构才可能存在曲柄。其是否具有整转副取决于各杆的相对长度。

在ΔAC2D中：在ΔAC1D中：整转副---能作整周回转的转动副。否那么称为摆转副。四铰链四杆机构有整转副的条件铰链四杆机构三种类型的区别是有61铰链四杆机构有整转副的必要条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；〔杆长条件〕整转副是由最短杆与其邻边组成的。铰链四杆机构三种根本形式的判别依据：当铰链四杆机构满足杆长条件时，1〕以最短杆为机架，得到双曲柄机构；2〕以最短杆的邻边为机架，得到曲柄摇杆机构；3〕以最短杆的对边为机架，得到双摇杆机构。

当铰链四杆机构不满足杆长条件时，只能为双摇杆机构。铰链四杆机构有整转副的必要条件：最短杆与最长杆长度之和小于62《平面连杆机构修改》教学课件63

由上节知，以不同构件为机架，可得到三种不同的铰链四杆机构。事实上，通过以下四种手段，可得到各种四杆机构。五铰链四杆机构的演化①以移动副代替回转副。②改变构件尺寸。③改变运动副尺寸。④变更机架。由上节知，以不同构件为机架，可得到三种不同的铰链四杆64含一个移动副的四杆机构：。含一个移动副的四杆机构：。65摇块机构

定块机构摆动导杆机构摇块机构定块机构摆动导杆机构66《平面连杆机构修改》教学课件671231232含两个移动副的四杆机构：1231232含两个移动副的四杆机构：68《平面连杆机构修改》教学课件69具有偏心轮的四杆机构：具有偏心轮的四杆机构：70摇杆处于两极限位置时，曲柄AB所对应的两个位置之间所夹锐角。极限位置：摇杆所能到达的极限位置。C1D和C2D摆角：摇杆两极限位置间的夹角。极位夹角θ：§2-2平面四杆机构的特性一急回特性摇杆处于两极限位置时，曲柄AB所对应的两个位置之间所夹锐角。71

当曲柄以等角速度ω1顺时针旋转时：

c〕设两过程的平均速度分别为v1、v2，那么∴v2＞v1

摇杆的这种运动性质称为急回运动。当曲柄以等角速度ω1顺时针旋转时：c〕设两过程的平均速度72行程速比系数Ｋ:摇杆反正行程平均速度之比。用来说明急回运动的程度。急回特性是表征从动件特性的。假设＞0，即K＞1，机构具有急回运动特性。越大，K越大，机构急回运动特性越显著。＝0时，K＝1，机构无急回运动特性。利用急回特性可缩短非生产时间，提高生产率。对于有急回特性要求的机械，常根据K值计算出角，再确定各构件的尺寸。行程速比系数Ｋ:摇杆反正行程平均速度之比。用来说明急回运动731、对心曲柄滑块机构是否有急回特性？∵θ＝0∴K=1〔即滑块在正反行程中平均速度相等〕故没有急回特性?例题分析?2、偏置曲柄滑块机构是否有急回特性？故有急回特性1、对心曲柄滑块机构是否有急回特性？∵θ＝0?例题分析74?例题分析?3、导杆机构所以，有急回特性?例题分析?3、导杆机构所以，有急回特性75二、.压力角、传动角⑴压力角:从动件所受驱动力与该力作用点绝对速度方向之间所夹的锐角。⑵传动角:压力角的余角。γ=90°－αγ越大〔α越小〕，有效分力F′=Fsinγ=Fcosα越大，机构传力性能越好，传动效率越高。设计时，应使min。曲柄摇杆机构的传动角随曲柄的转动而变化。动力传动中要求：γmin≥40°；力矩较大时γ

min≥50°。二、.压力角、传动角⑴压力角:从动件所受⑵传动角:76《平面连杆机构修改》教学课件77

最小传动角的位置在△BCD中在△ABD中最小传动角的位置在△BCD中在△ABD中783.死点位置曲柄摇杆机构，当摇杆为原动件时，在曲柄与连杆两次共线的位置，机构可能出现卡死或运动不确定现象。机构的这种位置称为死点位置。死点的防止机构错位排列加飞轮,利用惯性通过死点利用外力死点的利用

飞机起落架夹具3.死点位置曲柄摇杆机构，当摇杆为原动件时，在曲柄与连杆两次79《平面连杆机构修改》教学课件80《平面连杆机构修改》教学课件81平面四杆机构的设计，是根据给定的运动条件、几何条件甚至动力学条件来确定机构运动简图的尺寸参数。生产中的实际设计问题可归纳为如下两类：1、按照给定的从动件运动规律〔位移、速度、加速度〕设计四杆机构；2、按〔连杆上〕给定点的运动轨迹设计四杆机构。§2-4平面四杆机构的设计设计的方法有：1、解析法——精度高，应用最广。不太直观。2、图解法〔作图法〕——简便直观，精度低。一般用来求解初始值。3、实验法——烦琐且精度低。不得已时才使用。平面四杆机构的设计，是根据给定的运动条件、几何条件甚至动力学82一、按给定行程速比系数K设计：〔有急回特性的四杆机构〕1.根据给定的K值求出θ值；2.取摇杆长度，根据给定摆角ψ按比例μ画出摇杆的两极限位置。3.再过、作出使弧所对圆心角为2θ的圆。两圆周上任意点作为机架上A点都满足急回特性要求。4.最后各杆长为：条件：摇杆长度l3、摆角ψ、K。求：铰链中心A、其余杆长度l1、l2、l4。一、按给定行程速比系数K设计：〔有急回特性的四杆机构〕1.根83