机械原理教程(3)

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1、机械原理浙江大学机械原理与设计教研室第八章平面连杆机构及其设计§8－1连杆机构的应用及设计的基本问题一、应用原动机：内燃机工作机：鹤式吊、急回冲床、牛头刨床、翻箱机、机械手爪仪器：椭圆仪二、应用广泛的原因1、因是低副连接,面接触,压应力小,便于润滑、摩损小,寿命长；2、因是低副连接,故加工比较方便,精度易保证,成本低。缺点：不能完成所需要的任何运动,有的能完成,但机构比较复杂,设计比较困难,比较难；有动载荷（惯性力），不适合高速；第八章平面连杆机构及其设计设计的基本问题1、实现已知的运动规律2、实现已知点的轨迹§8－2铰链四杆机构的基本型式及其演化一、铰链四杆机

2、构的基本型式全部由转动副连接所形成的平面四杆机构是平面四杆机构的基本型式，又称铰链四杆机构。2134ADBC机架连架杆连杆连架杆曲柄摇杆整转副摆转副第八章平面连杆机构及其设计机构的名称用两个连架杆的运动性质来的命名。1、曲柄摇杆机构2、双曲柄机构3、双摇杆机构演化以曲柄为机架以曲柄为连杆应用应用应用第八章平面连杆机构及其设计二、平面四杆机构的演化型式(1)改变构件的形状和运动尺寸偏心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构双滑块机构正弦机构φss=lsinφ第八章平面连杆机构及其设计(2)改变运动副的尺寸偏心轮机构(3)选不同的构件为机架导杆机构31

3、4A2BC314A2BC曲柄滑块机构摆动导杆机构转动导杆机构第八章平面连杆机构及其设计应用实例小型刨床ABDCE123456牛头刨床ABDC1243C2C1第八章平面连杆机构及其设计(3)选不同的构件为机架导杆机构314A2BC314A2BC曲柄滑块机构摇块机构314A2BCACB1234应用实例B234C1A自卸卡车举升机构应用实例B34C1A2应用实例4A1B23C应用实例13C4AB2φ应用实例A1C234Bφ第八章平面连杆机构及其设计314A2BCBC3214AABC3214这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为：机构的倒置第八章平面连杆机

4、构及其设计选择双滑块机构中的不同构件作为机架可得不同的机构：正弦机构3214椭圆仪机构1234(4)运动副元素的逆换导杆机构摇块机构43213214将低副两运动副元素的包容关系进行逆换，不影响两构件之间的相对运动。第八章平面连杆机构及其设计§8－3平面机构中曲柄存在的条件及机构的运动特性一、曲柄存在的条件如图所示，设以a、b、c和d分别表示各杆的长度，且设a

5、+c≤d+b将以上三式两两相加得：a≤b,a≤c,a≤dAB为最短杆若设a>d，同理有：d≤a,d≤b,d≤cAD为最短杆第八章平面连杆机构及其设计曲柄存在的条件：1.最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和；称为杆长条件。2.连架杆或机架之一为最短杆。二、四杆机构的运动特性1、压力角与传动角压力角----连杆对从动件作用点的力的方向与该点的绝对速度所夹的锐角。第八章平面连杆机构及其设计切向分力:Pt=Pcosα=Psinγγ↑→Pt↑→对传动有利。所以可用γ的大小来表示机构传动力性能的好坏,为了保证机构良好的传力性能，设计时要求:γmin≥40°～50°C

6、2B2γ1C1B1abcdγ2第八章平面连杆机构及其设计2、行程速度变化系数K此时曲柄两位置所夹的锐角θ称为极位夹角。在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位，其摆角用表示。ABCDB1C1ADC2B2θ180°＋θω曲柄摇杆机构平均速度：行程速度变化系数K：或第八章平面连杆机构及其设计曲柄滑块机构的急回特性：θ180°＋θ180°-θ导杆机构的急回特性：θ180°＋θ180°-θ设计时，一般通常给定K，然后算出θ，作为已知的运动条件。一般K≦2。第八章平面连杆机构及其设计3、死点一般用惯性力克服。第八章平面连杆机构及其设计也可以

7、利用死点进行工作：起落架、钻夹具等。ABDC飞机起落架ABCDFγ=0ABCD1234P钻孔夹具工件ABCD1234工件Pγ=0T第八章平面连杆机构及其设计§8－4平面四杆机构的设计设计方法：图解法。一、实现给定连杆位置1、按预定连杆位置设计四杆机构a)给定连杆上铰链B、C的两组位置B1C1B2C2ADA/D/将固定铰链A、D分别选在B1B2、C1C2连线的垂直平分线上任意位置都能满足设计要求。有无穷多组解。第八章平面连杆机构及其设计有唯一解。b)给定连杆上铰链BC的三组位置B1C1B2C2B3C3AD作B1B2的垂直平分线作B2B3的垂直平分线得交点A作C1C

8、2的垂直平分线作C1C2