机械设计基础平面连杆机构.ppt
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1、信息管理与信息系统信息管理与信息系统-工业工程工业工程Fundamentals of Machine Design第第3 3章章 平面连杆机构平面连杆机构预热预热:什么是平面连杆机构?特点及研究内容是什么?什么是平面连杆机构?特点及研究内容是什么?定义定义:全由低副(转动副、移动副)构成的平面机构称为全由低副(转动副、移动副)构成的平面机构称为平面连杆机构平面连杆机构 特点:特点:面接触,承载能力强,耐磨损;面接触,承载能力强,耐磨损;易于制造和获得较高的制造精度;易于制造和获得较高的制造精度;能实现多种运动规律。能实现多种运动规律。缺点缺点:效率低;效率低;累计运动误差较大;累计运动误差较大
2、;高速运转时不平衡动载荷较大,且难于消除。高速运转时不平衡动载荷较大,且难于消除。内容:内容:类型、应用及其特性,平面四杆机构的设计类型、应用及其特性,平面四杆机构的设计 平面四杆机构的类型及其应用平面四杆机构的类型及其应用3.1铰链四杆机构的传动特性铰链四杆机构的传动特性3.3铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化3.4铰链四杆机构曲柄存在条件铰链四杆机构曲柄存在条件3.2内内 容容平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计3.53.1 平面四杆机构的类型及其应用平面四杆机构的类型及其应用一、一、基本概念基本概念1 1、铰链四杆机构:、铰链四杆机构:全部用转动副相连的平面四杆机构。它是平面四杆机构的
3、全部用转动副相连的平面四杆机构。它是平面四杆机构的基本型式,其它型式的四杆机构可看作是在它的基础上通过演基本型式,其它型式的四杆机构可看作是在它的基础上通过演化而成的。化而成的。2 2、机架:、机架:机构的固定构件,如杆机构的固定构件,如杆4 4。3 3、连杆:、连杆:不直接与机架连接的构件,如杆不直接与机架连接的构件,如杆2 2。4 4、连架杆:、连架杆:与机架用转动副相连接的构件,如杆与机架用转动副相连接的构件,如杆1 1、3 3。连架杆可分为:连架杆可分为:5 5、曲柄:、曲柄:能绕机架作整周转动的连架杆,如杆能绕机架作整周转动的连架杆,如杆1 1;6 6、摇杆:、摇杆:只能绕机架作小于
4、只能绕机架作小于360360的某一角度摆动的的某一角度摆动的 连架杆,如连架杆,如3 3。2314二、铰链四杆机构的基本形式二、铰链四杆机构的基本形式 在铰链四杆机构中,按在铰链四杆机构中,按连架杆能否作整周转动连架杆能否作整周转动,可将铰链四杆,可将铰链四杆机构分为:机构分为:铰链四杆铰链四杆机构机构双曲柄机双曲柄机构构曲柄摇杆机曲柄摇杆机构构双摇杆双摇杆机构机构1.1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 两连架杆中一个为曲柄,两连架杆中一个为曲柄,另一个为摇杆。另一个为摇杆。u 曲柄曲柄1 1为主动件时,为主动件时,可以实现由曲柄可以实现由曲柄1 1的整周回转运动到的整周回转运动到摇杆摇杆3 3往复
5、摆动的运动转换。往复摆动的运动转换。u 摇杆摇杆3 3为主动件时,为主动件时,则可以将摇杆则可以将摇杆3 3的摆动转换为曲柄的摆动转换为曲柄1 1的的整周回转运动。整周回转运动。雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构 缝纫机的踏板机构缝纫机的踏板机构搅拌器中搅拌机构搅拌器中搅拌机构 应用举例应用举例雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构(回转运动回转运动摆动摆动)缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构(摆动摆动回转运动回转运动)搅拌器中搅拌机构搅拌器中搅拌机构(实现所需运动轨迹实现所需运动轨迹)2.2.双曲柄机构双曲柄机构 2.2.双曲柄机构双曲柄机构u 当主动曲柄作匀速转动时当主动曲柄作匀速转动时,从动从动曲柄作
6、周期性的变速运动曲柄作周期性的变速运动,以满足机以满足机器的工作要求。器的工作要求。惯性筛惯性筛 机车驱动轮联动机构机车驱动轮联动机构摄影车座斗升降机构摄影车座斗升降机构 应用举例应用举例DABC3412 两个连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。两个连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。惯性筛惯性筛惯性筛惯性筛特例特例平行双曲柄机构:平行双曲柄机构:双曲柄机构中,组成四边形的对边长度分别双曲柄机构中,组成四边形的对边长度分别相等,相等,。当两曲柄转向相同时,它们的角速度时时相等,连杆始终与机当两曲柄转向相同时,它们的角速度时时相等,连杆始终与机架平行,四根杆形成一平行四边形,可得
7、到架平行,四根杆形成一平行四边形,可得到正平行四边形机构正平行四边形机构。另:另:反平行四边形机构。反平行四边形机构。正平行四边形机构正平行四边形机构蒸汽机车的车轮联动机构蒸汽机车的车轮联动机构反平行四边形机构反平行四边形机构车门启闭机构车门启闭机构机车驱动轮联动机构机车驱动轮联动机构摄影车座斗升降机构摄影车座斗升降机构3.3.双摇杆机构双摇杆机构 3.3.双摇杆机构双摇杆机构港口起重机港口起重机 飞机起落架飞机起落架可逆式座椅可逆式座椅电风扇摇头机构电风扇摇头机构轮式车辆转向机构轮式车辆转向机构应用举例应用举例 两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构
8、称为双摇杆机构。DABC3412港口起重机港口起重机港口起重机港口起重机港口起重机港口起重机飞机起落架飞机起落架飞机起落架飞机起落架飞机起落架飞机起落架可逆式座椅可逆式座椅轮式车辆转向机构轮式车辆转向机构(等腰梯形机构)(等腰梯形机构)三、铰链四杆机构类型的判别三、铰链四杆机构类型的判别 若最短构件为连架杆,则该机构一定是曲柄摇杆机构。若最短构件为连架杆,则该机构一定是曲柄摇杆机构。若最短构件为机架,则该机构一定是双曲柄机构。若最短构件为机架,则该机构一定是双曲柄机构。若最短构件为连杆,则该机构一定是双摇杆机构。若最短构件为连杆,则该机构一定是双摇杆机构。在在 中中 在在 中中整理得整理得 将
9、式将式、中的三个不等式两两相加,化简后得中的三个不等式两两相加,化简后得 3.2 铰链四杆机构曲柄存在条件铰链四杆机构曲柄存在条件 若不满足若不满足?该机构只能是双摇杆机构。该机构只能是双摇杆机构。曲柄存在条件:曲柄存在条件:最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和;最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和;连架杆与机架中必有一杆为最短杆。连架杆与机架中必有一杆为最短杆。双摇杆机构双摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构以最短杆相邻杆为机架以最短杆相邻杆为机架以与最短杆相对的杆为机架以与最短杆相对的杆为机架以最短杆为机架以最短杆为机架NY判断由
10、不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构 铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件:铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件:最长杆的杆长最长杆的杆长 2 2,t,t1 1tt2 2,v v2 2=C=C1 1C C2 2/t/t2 2 1 1=180=180+,+,v v1 1=C=C1 1C C2 2/t/t1 1曲柄转角曲柄转角 2 2=180=180-C C1 1C C2 2C C2 2C C1 1铰链铰链C的的平均速度平均速度:v v1 1vl2,杆杆2能作能作整周转动整周转动,杆,杆4只能往复摆动,称为只能往复摆动,称为摆动摆动导杆机构
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