《机械设计基础 第4版》 课件 2平面机构

第二章平面机构1.熟悉平面四杆机构的基本形式及其演化方法。2.重点掌握平面四杆机构的基本知识:(1)曲柄存在的条件;(2)急回运动和行程速比系数;(3)传动角和死点。3.熟练掌握四杆机构的基本设计方法。学习指导平面机构：空间机构：各构件的相对运动平面互相平行（常用的大多数机构为平面机构）。至少有两个构件能在三维空间中相对运动。一、运动副及其分类第一节

平面机构的运动简图及其自由度一个做平面运动的自由的构件有三个自由度。注意：例如：轴颈与轴承、活塞与气缸、相啮合的两齿轮轮齿间的联接。约束：对构件间相对运动的限制。自由度随着约束的引入而减少，不同运动副，引入不同的约束。运动副：由两个构件直接接触并能产生一定相对运动的联接。（１）运动副是一种联接；（２）运动副由两个构件组成；（３）组成运动副的两个构件之间有相对运动。运动副按接触形式的不同分为两大类1）低副两构件通过面接触所组成的运动副。移动副（两构件相对移动）转动副（两构件相对转动）2）高副两构件通过点、线接触组成的运动副。1.固定件（机架）；2.原动件----运动规律已知；二、机构中运动副的分类3.从动件----随原动件的运动而运动的其余活动构件。1.定义：2.绘制：运动副转动副：移动副：用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构特征的简图。三、平面机构的运动简图构件（杆）：高副：机构运动简图的绘制1）分析机构组成和运动情况，找出固定件、原动件和从动件；2）确定所有运动副的类型和数目；3）确定原动件位置（即能充分反映机构的特性）；4）选择适当的比例尺：例：绘制冲床机构的运动简图机构的自由度：机构具有确定运动时所需外界输入的独立运动数目。

1、平面机构自由度计算四、机构的自由度

（设n个活动构件，个低副，个高副）F≤0，构件间无相对运动，不成为机构。F>0,原动件数=F，运动确定原动件数<F，运动不确定原动件数>F，机构破坏机构具有确定运动的条件2、计算平面机构自由度时应注意的几个问题

（1）复合铰链：由三个或三个以上的构件在一处组成的轴线

重合的多个转动副。k

k-1包含机架例计算钢板剪切机的自由度，并判断其运动是否确定。自由度数等于原动件数所以机构具有确定的相对运动。（2）局部自由度

（不影响整个机构运动的局部的独立运动）（3）虚约束：在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。平面机构的虚约束常出现于下列情况：（1）转动副轴线重合的虚约束（2）移动副导路平行的虚约束（3）机构对称部分的虚约束(4)轨迹重合的虚约束第二节平面连杆机构的类型和应用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。连杆机构的优点：•低副是面接触，故传力时压强低，磨损小，寿命长；•低副的接触面为平面或圆柱面，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。连杆机构的缺点：

•低副中存在间隙，易引起运动误差；

•设计复杂，不易精确实现各种运动规律和轨迹要求。

铰链四杆机构机架连架杆连架杆连杆一、铰链四杆机构连架杆---整周回转为曲柄

---往复摆动为摇杆

（1）曲柄摇杆机构1.铰链四杆机构的基本形式缝纫机踏板机构雷达调整机构（2）双曲柄机构惯性筛机构摄影平台升降机构机车车轮联动机构车门启闭机构反平行四边形机构

（3）双摇杆机构港口起重机飞机起落架收放机构◆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2.铰链四杆机构形式的判别铰链四杆机构曲柄存在的条件：推论：a）最短杆为连架杆，得曲柄摇杆机构；

b）最短杆为机架，得双曲柄机构；

c）最短杆为连杆，得双摇杆机构；

d）不满足杆长条件，无论谁为机架，都无曲柄存在，只能是双曲柄机构。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

二、铰链四杆机构的演化1、曲柄滑块机构曲柄摇杆机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构2、导杆机构的演化转动导杆机构摆动导杆机构牛头刨床主体机构3、摇杆机构摇块机构运动简图自卸货车4、定块机构5、偏心轮机构正弦机构正切机构滑块联轴器椭圆仪冲床机构一、急回特性与行程速比系数

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。时间：转角：运动：时间：转角：运动：第三节四杆机构的基本特性从动件c的平均角速度：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。行程速比系数K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

称为压力角。传动角：压力角的余角称为传动角。在其它条件不变的情况下压力角

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。曲柄摇杆机构的压力角和传动角偏置曲柄滑块机构的最大压力角出现的位置导杆机构的传动角导杆机构具有最佳的传动性能三、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。分析B、C点的压力角AB与BC共线时，机构有死点存在。曲柄滑块机构（曲柄为主动件时不存在死点）。曲柄滑块机构（滑块为主动件时存在死点）。

死点位置的应用夹具一、按照给定的行程速比系数设计四杆机构第四节平面四杆机构的设计二、按给定连杆位置设计四杆机构三、按给定的运动轨迹设计四杆机构四、按给定两连架杆对应位置设计四杆机构1.用解析法设计四杆机构2.试验法设计四杆机构

习题1.铰链四杆机构演化成其他形式的四杆机构有四种方法，它们是

取不同构件为机架，转动副转化为移动副，扩大转动副尺寸，杆状与块状构件互换。2.在曲柄摇杆机构中，当曲柄与

机架两次共线位之一时出现最小传动角。3．在曲柄摇杆机构中，当

摇杆

为主动件，

曲柄