机械设计基础教案——第4章平面连杆机构(中职教育)

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1、第4章平面连杆机构(-)教学要求1.四杆机构的运动和动力分析2.了解平面四杆机构的基本型式3.掌握四杆机构的基本特性4.了解四杆机构的设计(-)教学重点与难点1.平面四杆机构的基本特性2.四杆机构的设计(三)教学内容4.1概述平面低副机构：平面连杆机构是由若干个构件通过低副联接而成的机构，乂称平而低副机构。平面四杆机构：由四个构件通过低副联接而成的平面连杆机构，则称为平面四杆机构。它是平面连杆机构中最常见的形式也是组成多杆机构的基础。如果所有低副均为转动副，这种四杆机构就称为较链四杆机构。它是平面四杆机构最基本的形式，其他形式的四杆机构都可看作是在它的基础上演化而成的。平面连

2、杆机构优点：(1)平面连杆机构中的运动副都是低副，组成运动副的两构件之间为面接触,因而承受的压强小、便于润滑、磨损较轻可以承受较大的载荷；(2)构件形状简单，加工方便，构件之间的接触是由构件本身的儿何形状来保持的，所以构件工作可靠；(3)在主动件等速连续运动的条件下，当各构件的相对长度不同时，可使从动件实现多种形式的运动，满足多种运动规律的要求；(1)利用平面连杆机构屮的连杆可满足多种运动轨迹的要求。平面连杆机构的主要缺点：(1)根据从动件所需要目运动规律或轨迹來设计连杆机构比较复杂，而且精度不高；(2)连杆机构运动时产生的惯性大难以平衡，所以不适用于高速的场合。4.2平面机

3、构的运动分析机构的运动分析：已知机构屮主动件的运动，求解机构屮其他各构件的运动状态，称为机构的运动分析。通过机构运动分析可了解机构在运动过程屮构件上某些点的位移、速度和加速度以及构件的角位移、角速度和角加速度等。木节主要介绍用相对运动图解法求解机构的速度和加速度的方法一、同一构件上点的速度、加速度分析图4.la所示为较縫四杆机构，已知各构件的尺寸、位置以及构件1的角速度妙、角加速度5,现在要求出在图示位置时构件2上C点、E点的速度Uc、°,加速度"c、以及构件2和构件3的角速度42、23,角加速度。2、"3。首先选定比例尺画出机构的位置图1.速度分析⑴求Vb⑵求Vc根据理论力

4、学，作平面运动的刚体上某一点的速度可以看作是刚体上任选基点的绝对速度和该点绕基点的相对转动速度的合成。(1)求32、S3⑷求VE速度多边形中的be、ce、be分别垂直于机构图中的BC、CE、BE,所以三角形bee与三角形BCE相似，且字母顺序一致，图形bee称为图形BCE的速度影象。当已知构件上两点的速度，则利用速度影彖与机构位置图相似的原理，可以很方便地求出构件上任一点的速度。必须注意：速度影象原理只能用来求同一构件上各点的速度，而不能用来求不同构件上点的速度。1.加速度分析(1)求aB(2)求ac(3)求a2、a3(4)求aE加速度影象法与速度影彖法相同，加速度影彖法只适

5、用于同一构件上的各点。在加速度多边形屮，P'点代表构件上加速度为零的点，从P'点岀发到上角标为“'”字母的矢量代表该点的绝对加速度，如i丽就就代表B点的绝对加速度。连接任两个上角标为字母的矢量代表该两点的相对加速度，其指向与加速度脚标的顺序相反。4.3平面机构的力分析平面机构力分析的主要目的：根据作用在平面机构上的已知外力和惯性力，确定各运动副屮的反力，进而确定为维持机构按结定规律运动所需的平衡力或平衡力矩。一、运动副的摩擦1.移动副中的摩擦力Fntan®=¥几二Fntanp=Fg/3=F［熬(1)转动幅(2)移动幅(3)平而高幅二、机构的受力分析运动幅中作用力的特点计摩擦力

6、时的机构静力分析构件的受力特点(1)不含力偶的二力杆，两个力等值、共线、反向。(2)含力偶的二个力杆，两个力等值、反向、不共线。(3)不含力偶的三个力杆，三个力汇交于一点。(4)4.4四杆机构的基本形式及其演化确定摩擦总反力的方位时，首先粗略判断力的指向，然后确定相对角速度的转向，使力与摩擦圆相切，并对较链中心所形成的力矩方向与角速度的方向相反。对于高速重型机械，在进行力分析时必须计及惯性力（不计摩擦力），并将计算得的惯性力加到相应的构件上，应用达朗贝尔原理进行动态静力分析。一、四杆机构的基本形式BCD图4.13饮雄四杆机构如图所示为较链四杆机构，机架：ADIT-连杆：机架相

7、对的BC杆连架杆：与机架相连的AB杆和CD杆。曲柄（能作整周回转运动）、摇杆（在小于360。范围内摆动）根据饺链四杆机构有无曲柄，可将其分成三种。1.曲柄摇杆机构两连架杆中一个为曲柄另一个为摇打的四杆机构，称为曲柄摇杆机构。如搅1.双曲柄机构两连架杆均为曲柄的四打机构称为双曲柄机构。如图4・16所示的惯性筛及图4.17所示的机车车辆机构。2.双摇杆机构两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。如图4.19所示的起重机及图4.20所示电风扇的摇头机构。二、平面四杆机构的演化一般生产中广泛应用的各种四杆机构