机械原理教学课件ppt平面连杆机构及其设计

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1、1第三章平面连杆机构及其设计【教学目标】了解平面连杆机构的组成及其特点；了解平面四杆机构的基本类型及其演化和应用；掌握铰链四杆机构有曲柄的条件，并能判断铰链四杆机构的类型；掌握平面四杆机构压力角、传动角、急回特性、极位夹角、行程速比系数等基本概念；掌握连杆机构最小传动角出现的位置及计算方法；掌握死点在什么情况下出现及死点位置在机构中的应用；了解平面四杆机构设计的基本问题；掌握根据具体设计条件和实际需要设计平面四杆机构的方法。【重点难点】重点：曲柄存在的条件及铰链四杆机构类型的判断；有关四杆机构的一些基本知识；平面四杆机构设计的一些基本方法。难点：平面

2、四杆机构最小传动角的确定；用转换机架法设计平面四杆机构。2一、连杆机构§3-1平面连杆机构的特点及其设计的基本问题定义：若干刚性构件通过低副联接而成的机构，称为连杆机构，又称低副机构。3φ0xyADCBabcdβψ0ΦψADM2BφMM1M3连杆曲线连杆二、连杆机构的特点•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优点：4缺点：•不易精确实现各种运动规律和轨迹要求；•机械效率较低；•产生动态不平衡。C'aaBB'CrrllBCDA4213m2m3S2S3S1m1m'm"c'm2Bm2C

3、5三、连杆机构的分类1）根据构件之间的相对运动分类平面连杆机构空间连杆机构62）根据构件的数目分类四杆机构五杆机构多杆机构本章主要讨论平面四杆机构。广泛应用的是平面四杆机构，而且它是构成和研究平面多杆机构的基础。7四、平面连杆机构设计的基本问题问题一：实现构件给定位置（刚体导引）要求连杆机构能引导某构件按规定顺序精确或近似地经过给定的若干位置。8问题二：实现已知运动规律（或函数生成）要求主、从动件满足已知的若干组对应位置关系，包括满足一定的急回特性要求，或者在主动件运动规律一定时，从动件能精确地或近似地按给定规律运动。9问题三：实现已知运动轨迹要求连

4、杆机构中作平面运动的构件上某一点精确或近似地沿着给定的轨迹运动。★设计方法：图解法、解析法、图谱法10一、平面四杆机构的基本型式－－铰链四杆机构铰链四杆机构--所有运动副均为转动副的平面四杆机构。它是平面四杆机构的最基本的型式，其它型式的平面四杆机构都可看作是在它的基础上通过演化而成的。§3-2平面四杆机构的基本型式及其演化11几个概念：整(周)转副——能使两构件作整周相对转动的转动副。摆转副——不能使两构件作整周相对转动的转动副。曲柄——与机架组成整转副的连架杆，如杆1。摇杆——与机架组成摆动副的连架杆，如杆3。组成：如图所示，铰链四杆机构由机架4

5、、连架杆(与机架相连的1、3两杆)和连杆(与机架不相联的中间杆2)组成。连架杆机架BADC1234连杆整转副摆动副121.铰链四杆机构的三种基本形式曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构根据连架杆为曲柄或摇杆的不同，铰链四杆机构分为三种基本型式：(avi)(avi)(avi)13(avi)(avi)(avi)(avi)2.铰链四杆机构的应用曲柄摇杆机构14(avi)惯性筛(avi)(avi)双曲柄机构15(avi)夹具双摇杆机构16转动副变成移动副e∞改变摇杆相对尺寸改变构件相对尺寸e＝01、改变运动副的形式（变转动副为移动副）对心式曲柄滑块机构偏置式曲柄

6、滑块机构二、平面四杆机构的演化17导杆机构变转动副为移动副180移动导杆机构改变构件相对尺寸改变运动副类型19改变运动副类型改变构件相对尺寸ABCθ正弦机构s=lsinsl∞C20ACDB2、扩大转动副ABCD偏心轮机构BAACDB如图所示，当将回转副B的轴颈的半径不断扩大，直到超过曲柄长度lAB时，曲柄可做成一偏心轮。213、取不同构件为机架（倒置）(avi)曲柄滑块(avi)转动导杆(avi)曲柄摇块(avi)移动导杆22§3-3平面四杆机构的主要工作特性一、某一转动副为整转副的充分必要条件不失一般性，现以转动副A为例证明。要使A成为整转副，则

7、AB杆应能占据与AD杆拉直和重叠共线的两个特殊位置。BCABCDdabcCBBCD成立a+db+c（1）BCD成立

8、b-c

9、

10、d-a

11、或-

12、d-a

13、b-c

14、d-a

15、（2）23由此式易知：a=min。由上式又知：d=min。若a

16、d-a

17、=d-a，由式（2）及式（1）可得。若a>d，则

18、d－a

19、=a－d，由式（2）及式（1）可得（3）（4）24结论：铰链四杆机构中，某一转动副为整转副的充分必要条件是：（1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆的长度之和（杆长之和条件）；（2）组成该转动副的两构件中必有一个构件为

20、最短杆。推论1：如果四个构件的长度不满足杆长之和条件，则四个转动副均为摆动副，则无论取哪个构件为机架，均得双