清华大学机械原理课件第2章连杆机构

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1、第2章连杆机构平面连杆机构的基本形式与特性平面连杆机构中存在曲柄的条件平面连杆机构的演化形式平面连杆机构的运动设计空间连杆机构简介2.1平面连杆机构的类型2.1.1平面四杆机构的基本形式4—机架(固定件)，1,3—连架杆，2—连杆A,B,C,D四个铰链1.曲柄摇杆机构基本运动形式：等速回转→往复摆动特性（1）急回运动—行程速比系数K2.双曲柄机构运动形式主动件等速回转→从动件变速回转例：惯性筛机构三杆共线时出现运动不确定，怎么办？特例：平行四边形机构三杆共线时出现运动不确定，怎么办？应用实例：例1：机车驱动轮联动装置例2：两错开排列的平行四边形机构例3：反平行四边形机构—车

2、门启闭机构例4：绘图仪3.双摇杆机构运动形式两连架杆均为摇杆的机构例1：鹗式起重机例2：飞机起落架机构如何形成这三种基本形式？2.1.2平面连杆机构的演化1.转动副转化为移动副当CD趋于无穷大时，机构变成了什么样？（1）偏置曲柄滑块机构当e=0时，如何？思考：曲柄滑块机构最大压力角的位置，急回特性？（2）对心曲柄滑块机构当BC→∞时，曲柄滑块机构演化为什么机构？（3）正弦机构2.选取不同构件为机架（1）导杆机构导杆机构■转动导杆机构导杆机构中，传动角γ=？摇块机构（2）摇块机构与定块机构1）摇块机构2）定块机构（移动导杆机构）例1：牛头刨床急回运动？？机构类型？？例2：转缸

3、式径向柱塞泵机构类型？？例3：自动货车翻斗机构机构类型？？3.变换构件的形态□摆动导杆机构4.扩大运动副尺寸偏心轮机构特点：小行程大出力※多杆机构实际应用中，单个的四杆机构很难满足运动的要求，往往是多个机构的组合。例：牛头刨床2.2平面连杆机构的工作特性2.2.1运动特性1.转动副为整转副的条件把构件用铰链或销轴联接，使两构件能相互运动，形成动联接（运动副）—回转副能够相互回转一整周的回转副叫整转副(1)构成整转副的两个构件中，必有一个最短杆；(2)最短杆与最长杆杆长之和≤其余两杆之和。推论：(1)若A是整转副，B必定是整转副；(2)具有两个整转副的构件必为最短杆，并

4、满足杆长和条件；(3)CD不是整转副；(4)整转副条件不满足时，机构总的各构件只能摆动。□曲柄存在条件整转副？机架？行程速度变化系数：极位夹角：2.急回运动特性▲K由工作要求提出思考：①能否实现K=1?②以摇杆为主动件时，vm1=vm2,曲柄的运动？3.运动的连续性在设计机构时,必须检查所设计的机构是否满足运动连续性的要求2.2.2传力特性1.压力角与传动角从动件受到驱动力的问题条件：不计摩擦力当计摩擦力时，α<90º时卡死（自锁）传动角γ=90º-α角度按锐角计为了防止机构卡死：[γ]=40º，高速和大功率[γ]=50º仪表机构[γ]可小些思考:（1）γ太小怎么办

5、？（2）γ与各杆长之间的关系？2.死点位置摇杆为主动件，曲柄与连杆重合时，运动不确定γ=0º或γ=180º例：缝纫机主轴传动机构死点位置：出现踏不动或倒转现象对从动件施加外力；利用从动件本身的惯性或在从动件上加装飞轮(缝纫机，单缸柴油机)；采用多组同样的机构联动和错开死点位置（蒸汽机车）。通过死点位置的措施：蒸汽机车车轮联动机构死点位置的利用：夹具工件厚度有误差怎么办？飞机起落架机构：2.4平面连杆机构的运动分析分析机构的位移（包括轨迹）、速度和加速度等运动情况目的：为机械运动和动力性能研究提供必要的依据。位移→速度→加速度方法：图解法：简单方便，但精度有限。解析法：计算精

6、度高，但数学模型繁杂，计算工作量大。2.4.1瞬心法及其应用1.速度瞬心相互作平面相对运动的两构件上在任意瞬时其相对速度为零的重合点—速度瞬心(1)绝对瞬心与相对瞬心若构件1不动时，为绝对瞬心，否则，为相对瞬心。2.机构中瞬心的数目n个构件组成的机构：3.机构中瞬心位置的确定(1)通过运动副直接相联的两构件的瞬心1)转动副相联绝对瞬心相对瞬心2)移动副相联3)平面高副相联纯滚动接触点M滚动+滑动公法线nn上(2)不直接相联的两构件的瞬心三心定理：三个作平面平行运动的构件共有三个瞬心，且位于同一直线上。即瞬心与、位于同一直线上。4.瞬心在速度分析中的应用已知：和长度比例求：、

7、和为构件2和4的瞬心，则：结论：传动比等于两构件的绝对瞬心至其相对瞬心距离的反比。传动比推广：C点的速度即为瞬心的速度2.4.2杆组法及其应用（自学）1.杆组法2.杆组法在运动分析中的应用2.5平面连杆机构的运动设计2.5.1基本问题及方法1.设计的基本问题实现刚体预定位置的设计实现预定运动规律的设计实现预定轨迹的设计2.设计的基本方法图解法解析法实验法设计时选用哪种方法应视具体情况而定2.5.2急回机构的设计问题：已知行程速比系数K，摇杆长度l3，摆角ψ设计过程求极位夹角θ确定D，C1，C2的位置求曲柄转轴A的位