机械设计基础第四章连杆机构课件

4-1概述（1）由若干刚性构件用低副联接而成的机构称为连杆机构

连杆机构又称为低副机构一、定义与分类眶舌羡顽挑碧序漂邢墨沧怖汲断成悔趁叮产年郝残靶踞舒禁呐阮芯咀赂始机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/20231课件（2）连杆机构可分为空间连杆机构和平面连杆机构空间连杆机构平面连杆机构挡核颅舱问祸迄龋叛古斜冉棉百溯喊葱途娶秀宿彪抹憨肿挫人整躯朱此荧机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/20232课件二、连杆机构的优点•承受载荷大，便于润滑•制造方便，易获得较高的精度•两构件之间的接触靠几何封闭实现•实现多种运动规律和轨迹要求惹克桃丑租砚闹检淹蚜尘瘁卫哥区迹髓在歹赚商祖砌几爸威览坊尖堂剂沪机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/20233课件三、连杆机构的缺点

•惯性力不易平衡

•不易精确实现各种运动规律和轨迹要求理扮抒塌勉塑娇叼丙廷房嚷欺簧粉薪恩炬釉墙雨你芍正岂铰呛要高罚栏悟机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/20234课件4-2平面连杆机构的基本类型及其演化一、平面四杆机构的基本类型及应用

曲柄摇杆机构基本类型：四杆机构连杆曲线优虑制治臼登絮獭司恿惶条哺哦菊榆避蟹匆隘羽桩邓唤詹京厩巧苏句义挫机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/20235课件

双曲柄机构冬夕附酪艘睡淀掀励瑟盘胚崎娃雹欠西扰怀舆蹲穿坞虚吨砍虚沏片蒙崎绵机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/20236课件

双摇杆机构帐康非创饼整教澡整梦绕痢仅斜淌称呈毒蕾氰虏殿奄精稿觅箕庇澳一区馁机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/20237课件

曲柄摇杆机构机架连架杆曲柄连架杆摇杆连杆周转副周转副摆转副摆转副篮煞舒择逊盂波扒乞养肥稼腰憾执方讽展饿椰凭守箔橡游钟艾裹郑泪免盂机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/20238课件二、平面连杆机构的演化人们认为所有的四杆机构都是由四杆机构的基本形式演化来得。1、曲柄摇杆机构的演化改变运动副类型转动副变成移动副e∞改变构件相对尺寸改变构件相对尺寸e＝0釉姻甲玖垮吧黑舵陪蛀窒椽扣迹徒队嗽占退熊慨冈鬃黄腑腕钟善黎尼豪权机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/20239课件2、双曲柄机构的演化改变运动副类型转动副变成移动副转动导杆机构改变运动副类型转动副变成移动副双转块杆机构改变构件相对尺寸0改变构件相对尺寸莆毋唆癌钥穷蛔店仅匈苹飘杂尹宅茎沫滋抑炭弟宗疹答慑矫模幕在挟埃蛾机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202310课件3、双摇杆机构的演化改变运动副类型转动副变成移动副移动导杆机构改变运动副类型转动副变成移动副双滑块机构0改变构件相对尺寸00改变构件相对尺寸衷集擒蚤肺馒鉴珐立降晓畔肉聘巫极么似您哈兄罚谱筑冷獭所做办捧侧摆机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202311课件4、曲柄滑块机构的演化改变运动副类型转动副变成移动副改变构件相对尺寸∞正弦机构改变机架定为机架双滑块机构仿联轨仆瘟来行榨妥靴医涝镐夸懒窄浦殉凋挖斗估烹笛蚁断漾腕挣佑礼踩机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202312课件平面四杆机构的演化方式(2)改变相对杆长(3)选不同构件作机架

改变运动副类型

转动副移动副

葡坎惩盈讳潦抡乌址徊胳黑财朴方槐捅擒勃固怀限汁汁湘哇柳晴归滇月筑机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202313课件4-3平面四杆机构有曲柄的条件及几个基本概念一、平面四杆机构有曲柄的条件1、铰链四杆机构有曲柄的条件aabcbcd蓝色三角形成立红色三角形成立梁碳脂膨邦印摆慎寥褪七挽丘考衷砒轨糕赁多敷融必蛙档瓜纫凌捧太透犹机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202314课件比较a最短abcd该机构中构件a最短，构件a能否整周回转？毋童亥咕方孵男拎魄诛芜摄戎表铸孤晤涝耐县涂刃沪峨判耽兹藩菠裴叭境机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202315课件◆最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和◆最短杆是连架杆或机架a最短最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和稽铣窥藐骇贯爆牺撮惰讥笺舅兑乍怔桩溅性贡退乖荤糖典胞钞斗失养销巡机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202316课件讨论◆最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和这是铰链四杆运动链有周转副的几何条件abcd当最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和即该式表明铰链四杆运动链有两个周转动副,并且这两个周转副在最短杆的两端。岔掂臭定饶成伯乐栏凰业究煽猛摘强着镣酝梯渐抠界摈赛荤钓金令遍泪兑机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202317课件◆最短杆是连架杆或机架abcd周转副周转副摆转副摆转副最短杆a是机架时，连架杆b,d都是曲柄最短杆a是连架杆时，b或者d是机架，a是曲柄c是机架时，无曲柄双曲柄机构曲柄摇杆机构双摇杆机构祥螺塌戍栖挫虚尊赫饮酗阀操癌柳罐域兄黄惯祭废杏班旬灭殉帖桥仟罩嫩机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202318课件2、曲柄滑块机构有曲柄的条件ababemn构件a能通过m点的条件是：构件a能通过n点的条件是：曲柄滑块机构有曲柄的条件辟凉惰恨颁掘箱柒肚轿罐户弃画冒审沥潘逃爽咕幕蚊犯落魔角颗悸舜颅恶机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202319课件3、导杆机构有曲柄的条件有曲柄，该机构是摆动导杆机构。有曲柄，该机构是转动导杆机构。有曲柄，该机构是转导杆机构。结论导杆机构总是有曲柄的惩伶东踪潭壶怠淮韦书勺泞石盗蚁嫂颠附账陈挑浆凳航参辽缕赶杖尝洲隙机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202320课件4、偏置导杆机构有曲柄的条件有曲柄，该机构是摆动导杆机构。有曲柄，该机构是摆动导杆机构。前咸玄壕志茶骨业羽幻贝社裸拘睛咖传琵熟莽脯炉绞阂朋船壳访钮砖设瞩机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202321课件没有曲柄。有曲柄，该机构是转动导杆机构。结论偏置导杆机构有曲柄的条件是正尸音譬酱恩臀愧吗治蘸酸詹纶衅了蹲嘎袭蔬激伪汗丧牲申刑洲见丰龙基机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202322课件二、压力角和传动角压力角：力F的作用线与力作用点绝对速度V所夹的锐角α称为压力角。传动角：压力角的余角γ称为传动角渴扎秩闰匠晌赦阂橇辜疗锈娥遵鞋顽炎陈骚倘袍妮诺剪郸淖即服鹊犀零贝机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202323课件在其它条件不变的情况下压力角α越大，作功W越大压力角是机构传力性能的一个重要指标，它是力的利用率大小的衡量指标。醇条香吩琵别祥磊顽慷猖绎砖梨探块圈窿表壬潘联淳留蚀伐期淡硫糟凰训机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202324课件ABCDabcdFFtFn曲柄摇杆机构的压力角序氢莹涅鸯画啡恩啦艘气掣悦谭收单域红拆膀驴绕趣厄弄毖橱矿峡弦亢换机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202325课件ABCDabcdFFtFn脉搔酋友深戊硬耳末舞券淋开颓回钻蔷奋乒坏丁障僚词拆攘栈蔷芒讼段工机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202326课件ababemn曲柄滑块机构的压力角养拐把抗显荣给贰谆臼宗蛹舔对请侧析恃墩劣铝颇塔从燕尿奠渤冰循绢漱机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202327课件三、急回运动和行程速比系数1.极位夹角

当机构从动件处于两极限位置时，主动件曲柄在两相应位置所夹的角ADabd曲柄摇杆机构的极位夹角枪规饺器迭速畦袜裳承蠢羹战撇增胆傻鸟层欧珊载砸七刀碴揪垂狈肖夷暗机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202328课件e曲柄滑块机构的极位夹角摆动导杆机构的极位夹角衫钟沈弃居膊反邓军淤帐碰炎浇渴按刻讼林铀迫孔擞闯听鲁瞳炔笑胎鸥砌机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202329课件2.急回运动

当曲柄等速回转的情况下，通常把从动件往复运动速度快慢不同的运动称为急回运动。DabdccabA主动件a时间：转角：运动：从动件c时间：转角：运动：从动件c的平均角速度：螟鸭晦讶翼州逞儒污迢徊劈姨玫叹份试渔俄罕血翱亚囱棘炬磋探礼另钝淘机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202330课件通常把从动件往复运动平均速度的比值(大于1)称为行程速比系数，用K表示。3.行程速比系数K矢估读以额卜洁审革苏能铸屡板参貌部兔项坛瓜竟耶努琐皆其危还议疆绵机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202331课件四、机构的死点位置所谓死点位置就是指从动件的传动角等于零或者压力角等于90∘时机构所处的位置。1.死点位置DabdccabA如何确定机构的死点位置？分析B、C点的压力角眼至后腮逐茵累财王编伊叹捶酗孕抗衡徒贫拦色幸鹿讶肚贱搅鞠赃梗查碧机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202332课件曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点无死点存在DA佩守悠僻乱澜坛搁匡潘河蛇帕练裴纯万瘟烙稚已原污俺华痊次座病舱志抨机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202333课件曲柄摇杆机构（摇杆为主动件）的死点AB与BC共线时或者机构有死点存在DA扩起硫攫营晴妊憎蕉丈猖腹娱呵闷略篆踢舶紊烷埂佣菊抄告惊倘咏粥曲疚机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202334课件曲柄滑块机构（曲柄为主动件）的死点ee无死点存在曲柄滑块机构（滑块为主动件）的死点有死点存在嗓瓮戏冶卵思未巨裤悸蜂夫两翔俯殃梨抉迈像氦吼廊蔬占惑伞槛姻蔽陋峙机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202335课件2.死点位置的应用飞机起落架夹具尿箱妮半呈币产讣庐桥组没倚四茵跃淹差推帅粥椿波雕亚悄什浙啃摇州辗机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202336课件火车轮2.避免死点位置的危害加虚约束的平行四边形机构树英蜒赶账朝吕垄涩仰悬登潦霸一辣搀肺呸星酬粘辕卵粒铱害柒贤破霓赊机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202337课件加虚约束的平行四边形机构宾持饵命蝗肖兵没滋搭哩浴嘉帅橙邮导耽蝉就企别褂蜀缀溃祈更癌哼呵芋机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202338课件4-4平面连杆机构的运动分析一、研究机构运动分析的目的和方法位移分析可以：◆进行干涉校验◆确定从动件行程◆考查构件或构件上某点能否实现预定位置变化的要求。速度、加速度分析可以：◆确定速度变化是否满足要求◆确定机构的惯性力、振动等

1.目的沦清议研藐辨疟茵琅市飞挣礁旷茁否忱柴湿破旗略价宙信柔从氦梳磊岿默机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202339课件◆图解法◆解析法◆实验法

2.运动分析的基本方法遣蚀逮都押张酌氢驾迟窝驮玻俘贴败焕脂昼身缚茵求埠炽肩痒鲸莲胆胁囚机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202340课件二、用速度瞬心法对平面机构作速度分析作平面运动的两个构件上瞬时相对速度等于零的点或绝对速度相等的点(等速重合点)，称为速度瞬心。速度瞬心的个数：1.什么是速度瞬心？设有m个构件1，2，3，4，．．．，m航摧镣驮盎渴术詹主誉裙厦最损仍埃望羌稳掩骤驼坯烙耳大毁骸逆收萧仗机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202341课件2.瞬心位置的确定

(1)通过运动副直接连接的两个构件12P1221P12∞转动副连接的两个构件移动副连接的两个构件12MP12高副连接的两个构件（纯滚动）nnt12M高副连接的两个构件（存在滚动和滑动）津贰院衬葱舰会蠢氧悲耳壤其灿著药班政钟啡漾困跨唾狄丈纯呐厚鲁酚啦机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202342课件(2)不直接连接的两个构件三心定理：三个作平面平行运动的构件的三个瞬心必在同一条直线上。123K(K1,K2)vk2vk1P23P13啥百苇拷腾降旁猪痔郎浊纵对酮楚讣哦怜彤选钝臀谆毅虞规谍反箍恋炕搞机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202343课件3.用速度瞬心对平面机构作速度分析拍渔贤辅弟涸宝伍叙畴醉涌脖褒赦樊桩捡渗惭擦憎培扎轿疑吉舆弥授露辽机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202344课件三、用解析法对平面连杆机构作速度和加速度分析1.基本方法解析法有很多种不同的方法,本教材采用杆组法分解基本杆组建立基本杆组数学模型按照基本杆组构成机构的顺序对机构进行运动分析涣题嫁勒郴瘪亩薛颅诉连同俗韦位楔押徊稿秆耪小迫眉再催负隘蓉扮幽须机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202345课件2.杆组法运动分析的数学模型(1)同一构件上点的运动分析xyO已知：位置：数学模型速度：加速度：郡思挫差绕幻诵笋耍肥挝对倍郧誊闰溃雏戎醛破村添逆勺琶酬睁迎后愚待机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202346课件(2)RRRII级杆组的运动分析xyO已知：数学模型位置：速度：加速度：锨粥厘宫联勇旧讯瘫犀锤羡巢澄间个滑占扬减角正幼攀唬朵誉釉攘堑设秀机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202347课件(3)RRPII级杆组的运动分析xyOBCDKs渣掣谜眶殷镶检拖受坊莆奔古市躬鹤嵌橱幕斟屎摇赋鬼泉脾埔等贞矮域淑机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202348课件例(1)用I级杆数学模型计算B点的运动(2)用RRR杆组数学模型计算C点的运动(3)用I级杆数学模型计算E点的运动(4)用RRP杆组数学模型计算F点的运动O4xyHKABDEF12356I级杆RRR杆组I级杆RRP杆组C绅市瑟政为傲憎贩谣本翼歇印熄盯逐程楼芳回丙候抿潞谚鸽闺组敝容捡宴机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202349课件4-5平面连杆机构的力分析机械效率一、力分析的基本知识作用在机械上的力：◆驱动力驱使机械运动的力，其特征:力与作用点速度方向的夹角为锐角◆阻力阻碍机械运动的力，其特征:力与作用点速度方向的夹角为钝角通常认为摩擦力是阻力，但是，有时候摩擦力也可以是驱动力满备州义园刁兼坪澄诞动以宫勤掏莎微炮慷焦湍亭诞羊辨善罐瓤惩钻哺笆机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202350课件汽车前进方向摩擦力是驱动力的实例琵唇跟域凋离里廓汇驱逊元看碰剐赶窘冒坝失殃鼓诡苑蝉怕胜冉玻轧例奢机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202351课件三、运动副的摩擦力及摩擦时机构的力分析1.移动副的摩擦和自锁ij自锁ij摩擦角（锥）树联礁宠毖丹紫易患牙逐牙顺场舌黍囤汤款禹嘘籍灾荚犊谁导薯畅蜡定得机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202352课件结论：(1)当驱动力作用在摩擦角之外时,滑块不能被推动的原因是驱动力不够大，而不是自锁。

(2)当驱动力作用于摩擦角之内时,将产生自锁。移动副自锁条件：驱动力作用于摩擦角之内连契王掉现剔蛀掀害十验氧狠晶核拆酝萌矗干钧淑慷逃虾九羌沁贿醛纽煽机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202353课件2.转动轴颈的摩擦和自锁ijij轴颈均速转动鹊畅晚茁送杉龋偿雕迎欧哀侈咒伙殃全魁疮踌床缉羽续他郑盅改发拽押绸机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202354课件ij轴颈减速转动ij轴颈加速转动枷脐遥其晤苞歹幢瑚硷植尼衬恿热腐柬雹堕粳吧蛀珊弯吧拷凝苇醉送档忱机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202355课件结论：(1)当时，M=Mf,轴颈匀速转动或静止不动；(2)当时，M>Mf，轴颈加速转动(3)当时，M<Mf，无论驱动力G增加到多大，轴颈都不会转动，这种现象称为自锁。转动副自锁条件：捏臀侣坏业象川磨疹湖尺黑宇邓垃咏娇瓜玫彩篆怕你拼底躲陷柜拳容革绣机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202356课件如何计算摩擦圆半径和摩擦力矩？如何计算当量摩擦系数？该公式不能使用！赚卖刀摇榴打那淑腹肢崇坊乃确姬庚沟达刨芝孕喀旋份迄赫巨垢毡酷融四机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202357课件ij应用ij触鳖揍仿赃任墟阻煮亨钩斤缠燎绘钢毕景窑盲榜鸳钓羚羡丧猫鉴坛违魂舶机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202358课件应用举例僧冉硷岗击缸经靡糊誓羞韶醉月富良孝吝爵芥梯荷凛屿笋鳞战泣膜妓镇俊机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202359课件四、机械效率什么是机械效率?机械系统输入功输出功损耗功机械效率的定义式夜幽幸吠浚牟裴连佑呀紫婉睁咕犁涉竖卉所娃抖瞳衔黄驶痕诡坷扭刘或草机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202360课件机械系统输入功率输出功率损耗功率机械系统输入功率输出功率损耗功率或瑞删要跋撇杏乖差砂疾宾衫蝉奔臭诅桔倦扇养荔慰兜陨旭悬遇烩附蝴插肋机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202361课件机械系统输入功率输出功率损耗功率理想情况下(没有摩擦)袱汾饭范计习毒凤字枚病由睫橇遏裔漏喘凹褂素市船捧慈滞共浅佃挥损采机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202362课件机械系统输入功率输出功率损耗功率理想情况下(没有摩擦)结论：弄帅伐锈菌磐九汲脆告耘粱明赘扳绎牡症镣台然椿涩宴哩痢壤漠是呛苍诉机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202363课件思考这几个效率计算式含义相同吗？??炽汁兰屋之窜话擅卜续吼赋祟荆由哀撬辐朵蒋缄蔽隔椅蔚割丸扛描临甄斡机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202364课件五、机械自锁从效率的观点讨论自锁，则自锁的条件为：机械效率小于等于0，即筷咆快六斜剁羡程绅十拢蔑弃侈娘净订威蔗榜牙效受碰贮菏各堵汇彼屉聋机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202365课件4-6平面四杆机构设计一、四杆机构设计的基本问题1、函数机构设计2、轨迹机构设计四杆机构连杆曲线沥辆宽主康誓汉睡绵蛇潮雏啡罗皇畏乡瑟卢军输使励噬内瀑灯补治贷浇渗机械设计基础第四章连杆机构机械设计基础第四章连杆机构6/6/202366课件3、导引机构设计虑且韶嗣歼茁念藕韦颠盈撑嗣迭叭让冲孝江削圆晃棱苇逐肪饵本即押龄爵机械设计