《连杆设计和分析》PPT课件

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1、第三章连杆机构设计和分析3.1内容提要及基本概念3.2本章重点、难点3.3典型例题精解3.1内容提要及基本概念3.1.1内容提要平面连杆机构又称为平面低副机构，其各运动副都为低副，相邻构件之间的接触面为平面或圆柱面，加工方便，易达到高精度，并能承受较大载荷及形成几何封闭等优点，因此获得广泛应用。本章的主要目的是在掌握基本概念和基本理论的基础上，能根据给定的运动要求及辅助条件、动力条件，确定平面连杆机构的形式和各构件的尺寸参数，并能进行运动和力分析。平面四杆机构的特点、基本型式及其演化形式平面四杆机构曲柄存在的条件、急回特性、压力角、传动角、行程速度比系数、极位夹角

2、、死点位置本章内容包括平面四杆机构设计的基本问题、按简单运动条件设计平面四杆机构的一些基本方法平面连杆机构运动分析的目的和方法，包括瞬心法、相对运动图解法、解析法平面连杆机构力分析的目的和方法3.1.2基本概念复习2）连杆机构分类——平面连杆机构、空间连杆机构3）平面连杆机构组成平面连杆机构的构件在同一平面或相互平行的平面上运动，运动副全部都是平面低副，分平面四杆机构和平面多杆机构。4）平面四杆机构的基本类型——铰链四杆机构，运动副全是转动副，如图所示。1）连杆机构由低副（如转动副、移动副、球面副、圆柱副、螺旋副等）将若干构件连接而成。曲柄——作整周定轴回转的构件

3、；连杆——作平面运动的构件；连架杆——与机架相连的构件；摇杆——作定轴摆动的构件；周转副——能作360˚相对回转的运动副；摆转副——只能作有限角度摆动的运动副。1.平面四杆机构的特点和形式5）铰链四杆机构的分类曲柄摇杆机构两连架杆中，一个为曲柄，而另一个为摇杆。双曲柄机构两连架杆均为曲柄。ABDC1243雷达天线俯仰机构曲柄摇杆机构作者：潘存云教授ABDC1234E631惯性筛机构双曲柄机构作者：潘存云教授ABCD作者：潘存云教授耕地料斗DCAB实例：火车轮双曲柄机构的特例：①平行四边形机构。AB=CD特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动BC=AD摄影平台作者：潘

4、存云教授ADBC作者：潘存云教授天平播种机料斗机构作者：潘存云教授作者：潘存云教授②反平行四边形机构。双摇杆机构两连架杆均为摇杆。作者：潘存云教授作者：潘存云教授ABDCE等腰梯形机构——汽车转向机构6）平面四杆机构的演变作者：潘存云教授偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构双滑块机构正弦机构摇杆变为滑块，滑槽弧半径为摇杆长度时滑槽弧半径为无穷大时滑道与曲柄铰链共线摇杆变为滑块，滑槽弧半径为连杆长度时滑槽弧半径为无穷大时①改变构件的形状和运动尺寸。②改变运动副的尺寸。③选不同的构件为机架。偏心轮机构作者：潘存云教授转动副半径大于曲柄长度2.平面四

5、杆机构的基本知识作：潘存云教授平面四杆机构具有整转副可能存在曲柄。b≤(d–a)+c则由△B’C’D可得：则由△B”C”D可得：a+d≤b+cc≤(d–a)+bAB为最短杆a+b≤c+d1）平面四杆机构有曲柄的条件设ad，同理有：d≤a,d≤b,d≤cAD为最短杆将以上三式两两相加得：a≤b,a≤c,a≤d②连架杆或机架之一为最短杆。可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动副都是整转副。曲柄存在的条件：①最长杆与最短杆的长度之和≤其他两杆长度之和，称为杆长条件。此时，铰链A为整转副。若取

6、BC为机架，则结论相同，可知铰链B也是整转副。铰链四杆机构类型的判断：第一种情况:若最短杆＋最长杆≤其他两杆之和①若选最短杆的相邻做机架——曲柄摇杆机构(上图)。②若选最短杆做机架——双曲柄机构（中图）。③若选最短杆的对面的杆做机架——双摇杆机构(下图)。第二种情况:若最短杆＋最长杆＞其他两杆之和——双摇杆机构（无论以何杆做机架）ABCDABCDABCDABCD2)极位夹角和急回特性①极位夹角——曲柄与连杆两次共线时，两曲柄位置所夹的锐角θ是极位夹角。当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置摆到C2D。所花时间为t1,平均速度为v1,那么有：当曲柄以ω

7、继续转过180°-θ时，摇杆从C2D位置摆到C1D，所花时间为t2,平均速度为v2,那么有：显然：t1>t2v2>v1摇杆的这种特性称为急回运动。②急回特性。称K为行程速比系数。且θ越大，K值越大，急回性质越明显。只要θ≠0，就有K>1设计新机械时，往往先给定K值，于是:③行程速比系数K。曲柄滑块机构的急回特性导杆机构的急回特性当∠BCD≤90°时，γ＝∠BCD3)压力角和传动角①压力角：从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。设计时要求:γmin≥50°γmin出现的位置：当∠BCD>90°时，γ＝180°-∠BCD切向分力F’=Fcosα法向分力F”=F

8、cosγγ