机械设计基础 教学课件 作者 李建功 第3章 平面连杆机构.ppt

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1、低副本章教学内容3.1平面连杆机构的类型及应用3.2平面四杆机构的运动特性3.3平面四杆机构的设计第三章平面连杆机构平面连杆机构：若干构件由低副（转动副、移动副）连接组成的平面机构。平面连杆机构平面机构折叠伞、内燃机中的曲柄滑块机构、装载机、手动冲床、机械手爪、公共汽车开关门机构、窗户拉杆等。应用实例：结构简单，易于制造；可实现多种运动变换（转动摆动的变换、转动移动的变换等）和运动规律；运动副为低副，构件间为面接触，磨损小；优点：例：四足机器人缺点：运动副中有间隙，构件和运动副多时累积误差大；效率低，动载荷大，不宜用于高速运动；不容易精确的

2、实现复杂运动规律。第三章平面连杆机构平面四杆机构是构件最少、最基本的平面连杆机构，也是组成多杆机构的基础。全部由转动副连接的平面四杆机构称为铰链四杆机构，是平面四杆机构的基本形式。其它四杆机构都是由它演变得到的。低副平面四杆机构平面连杆机构平面机构铰链四杆机构最少构件转动副（最基本的四杆机构）第三章平面连杆机构曲柄连杆摇杆机架摇杆—不能作整周回转的连架杆；曲柄—能作360°整周回转的连架杆；名词解释：连杆—不与机架直接相连的构件。3.1平面四杆机构的类型及应用连架杆—与机架相连的构件；连杆作平面复杂运动，既有转动，又有平动，各点的轨迹都是形

3、状不同的曲线.铰链四杆机构等腰梯形机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构平行四边形机构逆平行四边形机构一、铰链四杆机构的类型3.1平面四杆机构的类型及应用（曲柄数目）应用实例：天平机构机车车轮联动机构周转运动和往复摆动的相互转化据下图所示的曲柄摇杆，反推出机构中各杆相对长度之间的关系l3≤(l2–l1)+l4在△AC2D中，由三角形任意两边之和大于第三边可得：则由△AC1D可得：l1+l2≤l3+l4l4≤(l2–l1)+l3→l1+l3≤l2+l4将以上三式两两相加得：→l1+l4≤l2+l3二、铰链四杆机构类型的判别（看曲柄的数量）最短杆

4、与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和——杆长条件。3.1平面四杆机构的类型及应用l1≤l2,l1≤l3,l1≤l4存在曲柄的必要条件机构均为双摇杆机构。则机构为双曲柄机构；1）当最短杆相邻杆为机架时，如果各杆长度不满足杆长条件，则机构为曲柄摇杆机构；3）当最短杆的对边杆为机架时，2）当最短杆为机架时，机构为双摇杆机构。结论：如果铰链四杆机构各杆满足杆长条件：平行四边形不论以哪个杆做机架总是双曲柄机构；3.1平面四杆机构的类型及应用动画动画动画三、铰链四杆机构的演化改变构件尺寸动画3.1平面四杆机构的类型及应用作用：实现周转运动和往复移

5、动之间的转化应用1、曲柄滑块机构曲柄摇杆机构摇杆无限长2、导杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构曲柄摇块机构曲柄转动导杆机构曲柄摆动导杆机构取不同的构件为机架定块机构曲柄滑块机构选用不同的构件为机架（演化型式四杆机构的应用）3.1平面四杆机构的类型及应用固定滑块相对的杆导杆机构3、曲柄摇块机构曲柄滑块机构固定滑块相邻的杆4、定块机构曲柄滑块机构固定滑块5、偏心轮机构曲柄摇杆机构动画3.1平面四杆机构的类型及应用扩大转动副自卸卡车翻斗用摇块机构抽水唧筒用定块机构3.1平面四杆机构的类型及应用四、平面多杆机构对于曲柄摇杆机构，当主动件曲柄作匀速转动时

6、，从动件摇杆空回行程的的平均速度大于工作行程，这种特性称为急回运动。曲柄摇杆机构的急回运动１、急回运动3.2平面四杆机构的运动特性1）摇杆的极限位置确定一、曲柄摇杆机构的运动特性3）极位夹角θ2）摇杆的摆角：摇杆两极限位置的夹角：摇杆两极限位置时，曲柄对应位置所夹的锐角由C1D摆到C2D—工作行程，v1由C2D摆回C1D—空回行程，v2：曲柄与连杆共线的两位置用行程速比系数K表示急回的程度。结论：当极位夹角θ≠0°时，机构便具有急回运动特性；θ越大，急回越显著。满足要求的K值的极位夹角为：2)利用机构的急回特性可缩短非生产时间，提高生产率

7、。3.2平面四杆机构的运动特性2.压力角与传动角压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，压力角可以衡量机构传力性能。压力角：从动件上所受驱动力方向（不计重力、摩擦力和惯性力）与该力作用点速度方向之间所夹的锐角。传动角——压力角的余角，即=90-一般传动角就是连杆与摇杆所夹的锐角，直观，用来代替3.2平面四杆机构的运动特性最小传动角的确定：曲柄摇杆机构的γmin出现在主动件曲柄与机架共线的两位置之一。2.压力角与传动角压力角：从动件的受力与速度方向之间所夹的锐角。传动角——压力角的余角，即=90-当∠BCD≤90°时，＝

8、∠BCD，＝180°-∠BCD当∠BCD>90°时，为了保证机构传力性能良好，应使γmin≥40～50°一般传动角就是连杆与摇杆所夹的锐角，直观，用来代替3.2平面四杆机构的