《平面連桿機構修改》教學課件

第2章平面連桿機構根本要求：了解平面連桿機構的組成及其主要特點；了解平面連桿機構的根本形式——鉸鏈四桿機構及其演化和應用；對曲柄存在條件、傳動角、死點、急回運動、行程速比系數等有明確的概念；掌握按圖解法設計簡單平面四桿機構的根本方法。重點：曲柄存在條件、傳動角、急回運動、行程速比系數。難點：平面四桿機構最小傳動角確實定；鉸鏈四桿機構有整轉副的條件。第2章平面連桿機構根本要求：了解平面連桿機構的組成及其主1平面連桿機構——許多構件用低副〔轉動副和移動副〕連接組成的平面機構。優(yōu)點：1、低副面接觸，壓強小，耐磨損，可用于重型機械。2、接觸面是圓柱面或平面，可獲得較高制造精度。3、低副的約束靠形狀〔幾何約束〕，無需附加的約束裝置。缺點：1、低副中存在間隙，會引起運動積累誤差，不適于高精度機械2、連桿機構設計較復雜，不易準確實現復雜運動規(guī)律3、局部構件為變速運動，有慣性力，不適合高速機構概述平面連桿機構——許多構件用低副〔轉動副和移動2§2-1鉸鏈四桿機構的根本型式和特性平面四桿機構的根本類型——鉸鏈四桿機構。鉸鏈四桿機構的組成：

機架4—固定構件

連架桿1、3—與機架用轉動副相連

連桿2—不與機架直接相連鉸鏈四桿機構的特征：所有的運動副都是轉動副。曲柄——能繞機架上的轉動副中心作整周轉動的連架桿。搖桿——只能繞機架上的轉動副中心擺動的連架桿?！?-1鉸鏈四桿機構的根本型式和特性平面四桿機構的根本類3一.曲柄搖桿機構通常曲柄主動，搖桿從動；也有搖桿主動的情況〔如牛頭刨床進給機構、縫紉機腳踏機構等〕?！獌蓚€連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿。組成：曲柄、連桿、搖桿、機架按連架桿是曲柄還是搖桿，將鉸鏈四桿機構分為三種根本型式：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構一.曲柄搖桿機構通常曲柄主動，搖桿從動；也有搖桿主動的情況4攪拌機構雷達調整機構攪拌機構雷達調整機構5縫紉機踏板機構縫紉機踏板機構6二.雙曲柄機構：兩連架桿都是曲柄。當兩曲柄相互平行且長度相等時，雙曲柄機構成為平行四邊形機構：二.雙曲柄機構：兩連架桿都是曲柄。當兩曲柄相互平行且長度7《平面連桿機構修改》教學課件8《平面連桿機構修改》教學課件9三.雙搖桿機構：兩連架桿都是搖桿三.雙搖桿機構：兩連架桿都是搖桿10兩搖桿長度相等的雙搖桿機構，稱為等腰梯形機構。兩搖桿長度相等的雙搖桿機構，稱為等腰梯形機構。11四鉸鏈四桿機構有整轉副的條件鉸鏈四桿機構三種類型的區(qū)別是有無曲柄及曲柄的多少，具有整轉副的鉸鏈四桿機構才可能存在曲柄。其是否具有整轉副取決于各桿的相對長度。

在ΔAC2D中：在ΔAC1D中：整轉副---能作整周回轉的轉動副。否那么稱為擺轉副。四鉸鏈四桿機構有整轉副的條件鉸鏈四桿機構三種類型的區(qū)別是有12鉸鏈四桿機構有整轉副的必要條件：最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；〔桿長條件〕整轉副是由最短桿與其鄰邊組成的。鉸鏈四桿機構三種根本形式的判別依據：當鉸鏈四桿機構滿足桿長條件時，1〕以最短桿為機架，得到雙曲柄機構；2〕以最短桿的鄰邊為機架，得到曲柄搖桿機構；3〕以最短桿的對邊為機架，得到雙搖桿機構。

當鉸鏈四桿機構不滿足桿長條件時，只能為雙搖桿機構。鉸鏈四桿機構有整轉副的必要條件：最短桿與最長桿長度之和小于13《平面連桿機構修改》教學課件14

由上節(jié)知，以不同構件為機架，可得到三種不同的鉸鏈四桿機構。事實上，通過以下四種手段，可得到各種四桿機構。五鉸鏈四桿機構的演化①以移動副代替回轉副。②改變構件尺寸。③改變運動副尺寸。④變更機架。由上節(jié)知，以不同構件為機架，可得到三種不同的鉸鏈四桿15含一個移動副的四桿機構：。含一個移動副的四桿機構：。16搖塊機構

定塊機構擺動導桿機構搖塊機構定塊機構擺動導桿機構17《平面連桿機構修改》教學課件181231232含兩個移動副的四桿機構：1231232含兩個移動副的四桿機構：19《平面連桿機構修改》教學課件20具有偏心輪的四桿機構：具有偏心輪的四桿機構：21搖桿處于兩極限位置時，曲柄AB所對應的兩個位置之間所夾銳角。極限位置：搖桿所能到達的極限位置。C1D和C2D擺角：搖桿兩極限位置間的夾角。極位夾角θ：§2-2平面四桿機構的特性一急回特性搖桿處于兩極限位置時，曲柄AB所對應的兩個位置之間所夾銳角。22

當曲柄以等角速度ω1順時針旋轉時：

c〕設兩過程的平均速度分別為v1、v2，那么∴v2＞v1

搖桿的這種運動性質稱為急回運動。當曲柄以等角速度ω1順時針旋轉時：c〕設兩過程的平均速度23行程速比系數Ｋ:搖桿反正行程平均速度之比。用來說明急回運動的程度。急回特性是表征從動件特性的。假設＞0，即K＞1，機構具有急回運動特性。越大，K越大，機構急回運動特性越顯著。＝0時，K＝1，機構無急回運動特性。利用急回特性可縮短非生產時間，提高生產率。對于有急回特性要求的機械，常根據K值計算出角，再確定各構件的尺寸。行程速比系數Ｋ:搖桿反正行程平均速度之比。用來說明急回運動241、對心曲柄滑塊機構是否有急回特性？∵θ＝0∴K=1〔即滑塊在正反行程中平均速度相等〕故沒有急回特性?例題分析?2、偏置曲柄滑塊機構是否有急回特性？故有急回特性1、對心曲柄滑塊機構是否有急回特性？∵θ＝0?例題分析25?例題分析?3、導桿機構所以，有急回特性?例題分析?3、導桿機構所以，有急回特性26二、.壓力角、傳動角⑴壓力角:從動件所受驅動力與該力作用點絕對速度方向之間所夾的銳角。⑵傳動角:壓力角的余角。γ=90°－αγ越大〔α越小〕，有效分力F′=Fsinγ=Fcosα越大，機構傳力性能越好，傳動效率越高。設計時，應使min。曲柄搖桿機構的傳動角隨曲柄的轉動而變化。動力傳動中要求：γmin≥40°；力矩較大時γ

min≥50°。二、.壓力角、傳動角⑴壓力角:從動件所受⑵傳動角:27《平面連桿機構修改》教學課件28

最小傳動角的位置在△BCD中在△ABD中最小傳動角的位置在△BCD中在△ABD中293.死點位置曲柄搖桿機構，當搖桿為原動件時，在曲柄與連桿兩次共線的位置，機構可能出現卡死或運動不確定現象。機構的這種位置稱為死點位置。死點的防止機構錯位排列加飛輪,利用慣性通過死點利用外力死點的利用

飛機起落架夾具3.死點位置曲柄搖桿機構，當搖桿為原動件時，在曲柄與連桿兩次30《平面連桿機構修改》教學課件31《平面連桿機構修改》教學課件32平面四桿機構的設計，是根據給定的運動條件、幾何條件甚至動力學條件來確定機構運動簡圖的尺寸參數。生產中的實際設計問題可歸納為如下兩類：1、按照給定的從動件運動規(guī)律〔位移、速度、加速度〕設計四桿機構；2、按〔連桿上〕給定點的運動軌跡設計四桿機構?！?-4平面四桿機構的設計設計的方法有：1、解析法——精度高，應用最廣。不太直觀。2、圖解法〔作圖法〕——簡便直觀，精度低。一般用來求解初始值。3、實驗法——煩瑣且精度低。不得已時才使用。平面四桿機構的設計，是根據給定的運動條件、幾何條件甚至動力學33一、按給定行程速比系數K設計：〔有急回特性的四桿機構〕1.根據給定的K值求出θ值；2.取搖桿長度，根據給定擺角ψ按比例μ畫出搖桿的兩極限位置。3.再過、作出使弧所對圓心角為2θ的圓。兩圓周上任意點作為機架上A點都滿足急回特性要求。4.最后各桿長為：條件：搖桿長度l3、擺角ψ、K。求：鉸鏈中心A、其余桿長度l1、l2、l4。一、按給定行程速比系數K設計：〔有急回特性的四桿機構〕1.根34注意：A點不能選在圓弧C1C2和EF內。注意：A點不能選在圓弧C1C2和EF內。35作圖法設計曲柄滑塊機構條件：滑塊行程H、偏心距e、行程速比系數K。C作圖法設計曲柄滑塊機構條件：滑塊行程H、偏心距e、行程速比系36《平面連桿機構修改》教學課件37作圖法設計導桿機構Φ

作圖法設計導桿機構Φ38連桿兩端的鉸鏈作圓周運動，給定連桿三個位置有唯一解；給定兩個位置有一組解。二、按給定連桿長度及連桿的兩個或三個位置設計：連桿兩端的鉸鏈作圓周運動，給定連桿三個位置有唯一解；給定兩個391〕連桿上兩活動鉸鏈的中心B、C及其在運動過程中的兩個位置B1C1、B2C2B1C1C2B21〕連桿上兩活動鉸鏈的中心B、C及其在運動過程中的兩個位置B40〔2〕連桿上兩活動鉸鏈的中心B、C及其在運動過程中的三個位置B1C1、B2C2、B3C3。〔2〕連桿上兩活動鉸鏈的中心B、C及其在運動過程中的三個位置41教材P35－P372－3、6、7、?！惨笥脠D解法做題〕end本章作業(yè)教材P35－P37end本章作業(yè)42三.按兩連架桿預定的對應位置設計四桿機構三.按兩連架桿預定的對應位置設計四桿機構43：1.按兩連架桿兩個對應位置設計四桿機構求：鉸鏈中心C、其余桿的長度。：1.按兩連架桿兩個對應位置設計四桿機構求：鉸鏈中心C、其余442.按兩連架桿三個對應位置設計四桿機構1〕解析設計法：2.按兩連架桿三個對應位置設計四桿機構1〕解析設計法：452〕作圖設計法：：求：鉸鏈中心C、其余桿的長度。2〕作圖設計法：：求：鉸鏈中心C、其余桿的長度461.按兩連架桿對應角位移設計四桿機構四．用實驗法設計四桿機構1.按兩連架桿對應角位移設計四桿機構四．用實驗法設計四桿機47《平面連桿機構修改》教學課件482.按照預定的運動軌跡設計四桿機構2.按照預定的運動軌跡設計四桿機構49第2章平面連桿機構根本要求：了解平面連桿機構的組成及其主要特點；了解平面連桿機構的根本形式——鉸鏈四桿機構及其演化和應用；對曲柄存在條件、傳動角、死點、急回運動、行程速比系數等有明確的概念；掌握按圖解法設計簡單平面四桿機構的根本方法。重點：曲柄存在條件、傳動角、急回運動、行程速比系數。難點：平面四桿機構最小傳動角確實定；鉸鏈四桿機構有整轉副的條件。第2章平面連桿機構根本要求：了解平面連桿機構的組成及其主50平面連桿機構——許多構件用低副〔轉動副和移動副〕連接組成的平面機構。優(yōu)點：1、低副面接觸，壓強小，耐磨損，可用于重型機械。2、接觸面是圓柱面或平面，可獲得較高制造精度。3、低副的約束靠形狀〔幾何約束〕，無需附加的約束裝置。缺點：1、低副中存在間隙，會引起運動積累誤差，不適于高精度機械2、連桿機構設計較復雜，不易準確實現復雜運動規(guī)律3、局部構件為變速運動，有慣性力，不適合高速機構概述平面連桿機構——許多構件用低副〔轉動副和移動51§2-1鉸鏈四桿機構的根本型式和特性平面四桿機構的根本類型——鉸鏈四桿機構。鉸鏈四桿機構的組成：

機架4—固定構件

連架桿1、3—與機架用轉動副相連

連桿2—不與機架直接相連鉸鏈四桿機構的特征：所有的運動副都是轉動副。曲柄——能繞機架上的轉動副中心作整周轉動的連架桿。搖桿——只能繞機架上的轉動副中心擺動的連架桿。§2-1鉸鏈四桿機構的根本型式和特性平面四桿機構的根本類52一.曲柄搖桿機構通常曲柄主動，搖桿從動；也有搖桿主動的情況〔如牛頭刨床進給機構、縫紉機腳踏機構等〕?！獌蓚€連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿。組成：曲柄、連桿、搖桿、機架按連架桿是曲柄還是搖桿，將鉸鏈四桿機構分為三種根本型式：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構一.曲柄搖桿機構通常曲柄主動，搖桿從動；也有搖桿主動的情況53攪拌機構雷達調整機構攪拌機構雷達調整機構54縫紉機踏板機構縫紉機踏板機構55二.雙曲柄機構：兩連架桿都是曲柄。當兩曲柄相互平行且長度相等時，雙曲柄機構成為平行四邊形機構：二.雙曲柄機構：兩連架桿都是曲柄。當兩曲柄相互平行且長度56《平面連桿機構修改》教學課件57《平面連桿機構修改》教學課件58三.雙搖桿機構：兩連架桿都是搖桿三.雙搖桿機構：兩連架桿都是搖桿59兩搖桿長度相等的雙搖桿機構，稱為等腰梯形機構。兩搖桿長度相等的雙搖桿機構，稱為等腰梯形機構。60四鉸鏈四桿機構有整轉副的條件鉸鏈四桿機構三種類型的區(qū)別是有無曲柄及曲柄的多少，具有整轉副的鉸鏈四桿機構才可能存在曲柄。其是否具有整轉副取決于各桿的相對長度。

在ΔAC2D中：在ΔAC1D中：整轉副---能作整周回轉的轉動副。否那么稱為擺轉副。四鉸鏈四桿機構有整轉副的條件鉸鏈四桿機構三種類型的區(qū)別是有61鉸鏈四桿機構有整轉副的必要條件：最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；〔桿長條件〕整轉副是由最短桿與其鄰邊組成的。鉸鏈四桿機構三種根本形式的判別依據：當鉸鏈四桿機構滿足桿長條件時，1〕以最短桿為機架，得到雙曲柄機構；2〕以最短桿的鄰邊為機架，得到曲柄搖桿機構；3〕以最短桿的對邊為機架，得到雙搖桿機構。

當鉸鏈四桿機構不滿足桿長條件時，只能為雙搖桿機構。鉸鏈四桿機構有整轉副的必要條件：最短桿與最長桿長度之和小于62《平面連桿機構修改》教學課件63

由上節(jié)知，以不同構件為機架，可得到三種不同的鉸鏈四桿機構。事實上，通過以下四種手段，可得到各種四桿機構。五鉸鏈四桿機構的演化①以移動副代替回轉副。②改變構件尺寸。③改變運動副尺寸。④變更機架。由上節(jié)知，以不同構件為機架，可得到三種不同的鉸鏈四桿64含一個移動副的四桿機構：。含一個移動副的四桿機構：。65搖塊機構

定塊機構擺動導桿機構搖塊機構定塊機構擺動導桿機構66《平面連桿機構修改》教學課件671231232含兩個移動副的四桿機構：1231232含兩個移動副的四桿機構：68《平面連桿機構修改》教學課件69具有偏心輪的四桿機構：具有偏心輪的四桿機構：70搖桿處于兩極限位置時，曲柄AB所對應的兩個位置之間所夾銳角。極限位置：搖桿所能到達的極限位置。C1D和C2D擺角：搖桿兩極限位置間的夾角。極位夾角θ：§2-2平面四桿機構的特性一急回特性搖桿處于兩極限位置時，曲柄AB所對應的兩個位置之間所夾銳角。71

當曲柄以等角速度ω1順時針旋轉時：

c〕設兩過程的平均速度分別為v1、v2，那么∴v2＞v1

搖桿的這種運動性質稱為急回運動。當曲柄以等角速度ω1順時針旋轉時：c〕設兩過程的平均速度72行程速比系數Ｋ:搖桿反正行程平均速度之比。用來說明急回運動的程度。急回特性是表征從動件特性的。假設＞0，即K＞1，機構具有急回運動特性。越大，K越大，機構急回運動特性越顯著。＝0時，K＝1，機構無急回運動特性。利用急回特性可縮短非生產時間，提高生產率。對于有急回特性要求的機械，常根據K值計算出角，再確定各構件的尺寸。行程速比系數Ｋ:搖桿反正行程平均速度之比。用來說明急回運動731、對心曲柄滑塊機構是否有急回特性？∵θ＝0∴K=1〔即滑塊在正反行程中平均速度相等〕故沒有急回特性?例題分析?2、偏置曲柄滑塊機構是否有急回特性？故有急回特性1、對心曲柄滑塊機構是否有急回特性？∵θ＝0?例題分析74?例題分析?3、導桿機構所以，有急回特性?例題分析?3、導桿機構所以，有急回特性75二、.壓力角、傳動角⑴壓力角:從動件所受驅動力與該力作用點絕對速度方向之間所夾的銳角。⑵傳動角:壓力角的余角。γ=90°－αγ越大〔α越小〕，有效分力F′=Fsinγ=Fcosα越大，機構傳力性能越好，傳動效率越高。設計時，應使min。曲柄搖桿機構的傳動角隨曲柄的轉動而變化。動力傳動中要求：γmin≥40°；力矩較大時γ

min≥50°。二、.壓力角、傳動角⑴壓力角:從動件所受⑵傳動角:76《平面連桿機構修改》教學課件77

最小傳動角的位置在△BCD中在△ABD中最小傳動角的位置在△BCD中在△ABD中783.死點位置曲柄搖桿機構，當搖桿為原動件時，在曲柄與連桿兩次共線的位置，機構可能出現卡死或運動不確定現象。機構的這種位置稱為死點位置。死點的防止機構錯位排列加飛輪,利用慣性通過死點利用外力死點的利用

飛機起落架夾具3.死點位置曲柄搖桿機構，當搖桿為原動件時，在曲柄與連桿兩次79《平面連桿機構修改》教學課件80《平面連桿機構修改》教學課件81平面四桿機構的設計，是根據給定的運動條件、幾何條件甚至動力學條件來確定機構運動簡圖的尺寸參數。生產中的實際設計問題可歸納為如下兩類：1、按照給定的從動件運動規(guī)律〔位移、速度、加速度〕設計四桿機構；2、按〔連桿上〕給定點的運動軌跡設計四桿機構?！?-4平面四桿機構的設計設計的方法有：1、解析法——精度高，應用最廣。不太直觀。2、圖解法〔作圖法〕——簡便直觀，精度低。一般用來求解初始值。3、實驗法——煩瑣且精度低。不得已時才使用。平面四桿機構的設計，是根據給定的運動條件、幾何條件甚至動力學82一、按給定行程速比系數K設計：〔有急回特性的四桿機構〕1.根據給定的K值求出θ值；2.取搖桿長度，根據給定擺角ψ按比例μ畫出搖桿的兩極限位置。3.再過、作出使弧所對圓心角為2θ的圓。兩圓周上任意點作為機架上A點都滿足急回特性要求。4.最后各桿長為：條件：搖桿長度l3、擺角ψ、K。求：鉸鏈中心A、其余桿長度l1、l2、l4。一、按給定行程速比系數K設計：〔有急回特性的四桿機構〕1.根83