机械设计基础—机构运动设计 教学课件 作者 李贵三 4_第四章　平面连杆机构的运动分析与设计.pptx

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1、37825-1a主编第四章　平面连杆机构的运动分析与设计第一节　平面连杆机构及其应用第二节　平面四杆机构的基本知识第三节　平面四杆机构的演化第四节　平面连杆机构速度分析的瞬心法第五节　平面连杆机构运动分析的矢量图解法第六节　平面连杆机构运动设计的图解法第七节　平面连杆机构运动分析与设计的解析法第一节　平面连杆机构及其应用图4-1　平面四杆机构第一节　平面连杆机构及其应用1)由于连杆机构中的运动副均为低副，即两运动副元素为面，所以接触应力和磨损均比高副小，又便于润滑，故可较大地提高承载能力和延长使用寿命。2)运动副元素的几何形状比较

2、简单、易于加工和保持加工精度。3)在连杆机构中，当改变各构件的相对长度时，在原动件等速连续运动的条件下，可以使其从动件得到等速或不等速、连续或不连续的多种不同规律的运动。4)连杆机构可以方便地作大距离传动，还可以用于需要增力或扩大行程的地方。5)连杆机构一般具有较长的运动链，所以各构件的尺寸误差和运动副中的间隙将产生较大的累积误差，从而使运动的规律或轨迹产生偏差。6)机构中作平面复杂运动和往复运动的构件所产生的惯性力，在高速时将引起较大的振动和动载荷，因此连杆机构不宜作高速传动。第一节　平面连杆机构及其应用第二节　平面四杆机构的基

3、本知识图4-2　闭链机构的最简形式第二节　平面四杆机构的基本知识(1)曲柄摇杆机构　若两连架杆中一个是曲柄而另一个是摇杆，这种四杆机构称为曲柄摇杆机构，如图4-3所示的雷达天线的俯仰机构。(2)双曲柄机构　两个连架杆都是曲柄的四杆机构称为双曲柄机构。(3)双摇杆机构　两个连架杆都是摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。(1)曲柄摇杆机构图4-3　曲柄摇杆机构(2)双曲柄机构图4-4　平行四边形机构图4-5　摄影平台的升降机构(2)双曲柄机构(3)双摇杆机构图4-6　变幅式港口起重机一、急回特性二、压力角、传动角和死点三、四杆机构的运动

4、连续性四、曲柄存在的必要条件第二节　平面四杆机构的基本知识一、急回特性图4-7　曲柄摇杆机构的极位夹角一、急回特性(4-1)(4-2)一、急回特性图4-8　曲柄滑块机构的急回特性二、压力角、传动角和死点图4-9　曲柄摇杆机构的压力角和传动角二、压力角、传动角和死点图4-10　曲柄滑块机构的死点位置二、压力角、传动角和死点为了使机构能顺利地通过死点继续正常运转，可以采用以下的一些措施。1)加大惯性，借惯性作用使机构通过死点。例如缝纫机就是靠带轮的惯性通过死点位置的。2)两组相同的机构错位组合起来。蒸汽机车车轮连动机构，就是由两组曲

5、柄滑块机构组成的，两者的曲柄位置相互错开90°，使两组机构不同时出现死点位置。图4-11　机构死点位置的利用二、压力角、传动角和死点三、四杆机构的运动连续性图4-12　四杆机构的运动连续性四、曲柄存在的必要条件四、曲柄存在的必要条件故铰链四杆机构有曲柄的必要条件为：1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和。2)曲柄是最短杆。四、曲柄存在的必要条件图4-13　曲柄摇杆机构的极限位置第三节　平面四杆机构的演化一、变换机架二、改变构件和运动副的形状和几何尺寸三、运动副元素的变换一、变换机架图4-14　曲柄摇杆机构通过变换机架

6、演化为其他机构一、变换机架图4-15　曲柄滑块机构通过变换机架演化为其他机构二、改变构件和运动副的形状和几何尺寸图4-16　转动副演化为移动副二、改变构件和运动副的形状和几何尺寸图4-17　扩大转动副二、改变构件和运动副的形状和几何尺寸图4-18　正弦机构的演化过程三、运动副元素的变换图4-19　运动副元素的变换第四节　平面连杆机构速度分析的瞬心法一、速度瞬心位置的确定二、速度瞬心法的应用机构中瞬心的数目和具体位置的求法如下：具有相对运动的任意两个构件之间有一个瞬心。对于含有N个构件的机构，任意两个做相对运动的构件之间必有一瞬心，

7、因此由N个构件(包括了机架)组成的机构，由组合知瞬心数目为一、速度瞬心位置的确定(4-6)一、速度瞬心位置的确定(1)直接观察法　如果两个相对运动的构件是通过运动副直接连接在一起的，那么其瞬心位置可以直接观察加以确定，具体的例子如图4-20所示。(2)三心定理　如图4-21所示，构件3固定，构件1、2分别绕固定点A、B作定轴转动，1、2组成高副。(3)瞬心多边形　我们知道闭链的平面连杆机构最少有四个构件，在四个或四个以上构件组成的机构中，三心定理可以表达为瞬心多边形，如图4-22a所示。(1)直接观察法图4-20　观察确定瞬心位置

8、(2)三心定理图4-21　三心定理(3)瞬心多边形图4-22　瞬心多边形与应用二、速度瞬心法的应用例4-1　如图4-23所示的曲柄滑块机构，已知各杆长度，原动件AB绕A点以ω1的定角速度转动，试采用速度瞬心法求图示位置中滑块3的滑动速度vC和构件2