连杆机构的分析和设计

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1、第三章连杆机构的分析和设计本节教学目标◆明确机构运动分析的目的和方法。◆理解速度瞬心(绝对瞬心和相对瞬心)的概念，并能运用三心定理确定一般平面机构各瞬心的位置。◆能用瞬心法对简单平面高、低副机构进行速度分析◆能用解析法对平面二级机构进行运动分析。◆掌握图解法的基本原理并能够对平面二级机构进行运动分析。3.4机构的运动分析◆机构运动分析的任务是在已知机构尺寸和原动件运动规律的情况下，确定机构中其它构件上某些点的轨迹、位移、速度及加速度和某些构件的角位移、角速度及角加速度。机构运动分析的任务、目的及方法目的:分析、标定机构的性能指标。

2、位移轨迹分析1、能否实现预定位置、轨迹要求；2、确定行程、运动空间；3、是否发生干涉；4、确定外壳尺寸。1概述●图解法●解析法速度瞬心法矢量方程图解法◆机构运动分析的方法速度分析2、了解从动件速度的变化能否满足工作要求；工作行程——接近等速运动；空回程——急回运动。加速度分析确定惯性力，保证高速机械和重型机械的强度、振动和动力性能良好。1、加速度分析及确定机器动能和功率的基础；牛头刨床复数矢量法矩阵法机构运动分析的方法1.图解法：形象、直观，但精度不高；（1）相对运动图解法（2）对于速度分析，还有瞬心法2.解析法:效率高，速度快，

3、精度高；便于对机构进行深入的研究。（1）杆组法（2）整体分析法（3）位移分析：是速度分析和加速度分析的基础（4）所用数学工具：矢量、复数、矩阵重点：矢量运算法2用速度瞬心法作平面机构的速度分析学习要求要求全面掌握瞬心的概念，熟练掌握用瞬心法对机构进行速度分析的方法。主要内容瞬心的概念和种类机构中通过运动副直接相联的两构件瞬心位置的确定三心定理速度瞬心法在平面机构速度分析中的应用例题瞬心的概念和种类瞬心是瞬时等速重合点。瞬时，是指瞬心的位置随时间而变；等速，是指在瞬心这一点，两构件的绝对速度相等（包括大小和方向）、相对速度为零；重合

4、点，是指瞬心既在构件1上，也在构件2上，是两构件的重合点。(1)瞬心的概念图1速度瞬心12A2(A1)B2(B1)P21VA2A1VB2B1(2)瞬心的种类1).绝对瞬心：构成瞬心的两个构件之一固定不动，瞬心点的绝对速度为零。2).相对瞬心：构成瞬心的两个构件均处于运动中，瞬心点的绝对速度相等、相对速度为零。由此可知，绝对瞬心是相对瞬心的一种特殊情况。(3)机构中瞬心的数目设机构中有N个（包括机架）构件，每两个进行组合，则该机构中总的瞬心数目为K=N(N-1)/2(3-1)由于每两个构件具有一个瞬心，所以对于由N个构件组成的机构，

5、根据排列组合的知识可知，其瞬心总数K为K＝N(N－1)/2(3－1)K＝6(6－1)/2＝15对于例图，瞬心数目K为一种平面六杆机构机构中通过运动副直接相联的两构件瞬心位置的确定(1)两构件作平面运动时:如图3-1所示,作VA2A1和VB2B1两相对速度方向的垂线，它们的交点（图中的P21）即为瞬心。图3-1（2）两构件组成移动副:因相对移动速度方向都平行于移动副的导路方向(如图3-2a所示)，故瞬心P12在垂直于导路的无穷远处。图3-2a（3）.两构件组成转动副：两构件绕转动中心相对转动，故该转动副的中心便是它们的瞬心图3-2b

6、（4）.两构件组成纯滚动的高副其接触点的相对速度为零，所以接触点就是瞬心。图3-2c（5）.两构件组成滑动兼滚动的高副：因接触点的公切线方向为相对速度方向，故瞬心应在过接触点的公法线nn上（如图3-2d所示），具体位置由其它条件来确定。图3-2dVK3P13ω331VK2KP12ω22作平面运动的三个构件共有三个瞬心，它们位于同一直线上。设构件1为机架，因构件2和3均以转动副与构件1相联，故P12和P13位于转动中心，如图所示。为了使P23点的构件2和3的绝对速度的方向相同，P23不可能在K点，只能与P13和P12位于同一条直线上

7、。三心定理用瞬心法解题步骤①绘制机构运动简图；②求瞬心的位置；③求出相对瞬心的速度;④求构件绝对速度V或角速度ω。瞬心法的优缺点：①适合于求简单机构的速度，机构复杂时因瞬心数急剧增加而求解过程复杂。②有时瞬心点落在纸面外。③仅适于求速度V,使应用有一定局限性。精度不高。3.速度瞬心的应用解：P24是相对速度瞬心，即是构件2、4上具有同一速度的重合点，所以有(1)铰链四杆机构如图所示，比例尺为μl(单位为m/mm)的铰链四杆机构，若已知原动件2以角速度ω2顺时针方向回转，求从动件4的角速度ω4。根据瞬心P24的速度方向可知，构件4

8、的旋转方向为顺时针。图铰链四杆机构则有ω2P12P24μl=ω4P14P24μlω4=ω2P12P24/P14P24(3－2)P24P13P14P34P23P12ω41423ω2用瞬心法作机构的速度分析速度瞬心法在平面机构速度分析中的应用已知：构件