机械设计基础ppt课件 第3章.ppt

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1、第三章平面四杆机构第3章平面四杆机构铰链四杆机构的基本形式3.1铰链四杆机构的演化形式3.2平面四杆机构的运动特性3.3平面四杆机构的计算3.43.1铰链四杆机构的基本形式3.1.1铰链四杆机构的含义3.1.2铰链四杆机构的分类3.1.3铰链四杆机构曲柄存在条件在平面四杆机构中，如果所有的低副都是转动副，这种四杆机构则称为铰链四杆机构。3.1.1铰链四杆机构的含义3.1.2铰链四杆机构的分类1.曲柄摇杆机构在铰链四杆机构的两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆时即成为曲柄摇杆机构。在铰接四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时即成为双曲柄机构。2.双曲柄机构3.双摇杆机构在

2、双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则称为等腰梯形机构。（1）曲柄为最短连杆（2）最短杆与任一杆长度和应≤其余两杆长度和3.1.3铰链四杆机构曲柄存在条件3.2铰链四杆机构的演化形式3.2.1曲柄滑块机构3.2.2导杆机构3.2.3偏心轮机构3.2.1曲柄滑块机构曲柄滑块机构应用很广，可将曲柄的回转运动变换为滑块的往复直线运动，或者将滑块的往复直线运动变换为回转运动。3.2.2导杆机构在图所示的曲柄滑块机构中，如果以曲柄ＡＢ作为机架，则变为图3-1所示的导杆机构。图3-1曲柄滑块机构3.2.2导杆机构当ＢＣ杆之长大于机架ＡＢ之长时，导杆可作360°回转，滑块在导杆ＡＣ上

3、移动，并随它一起绕Ａ点转动，此时机构称为转动导杆机构，如图3-2（ａ）所示。图3-2转动导杆机构相反，当构件ＢＣ之长小于机架ＡＢ之长时，导杆只能在小于360°范围内摆动，如图3-2（ｂ），此时机构称为摆动导杆机构。3.2.3偏心轮机构在图3-3（ａ）所示的曲柄摇杆机构中，构件１为曲柄，构件3为摇杆。如将转动副Ｂ的半径扩大至超过曲柄１的长度，这时曲柄１便变成一个几何中心与回转中心不相重合的圆盘，称为偏心轮，如图3-3（ｂ）所示。这种偏心轮机构多用于曲柄销承受较大冲击载荷或曲柄长度较短又需要装在直轴中部的机器之中。相反，当构件ＢＣ之长小于机架ＡＢ之长时，导杆只能在小于3

4、60°范围内摆动，如图3-3（ｂ），此时机构称为摆动导杆机构。图3-3曲柄摇杆机构3.3平面四杆机构的运动特性3.3.1四杆机构的急回特性3.3.2压力角与传动角3.3.3死点位置1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构、摆动导杆机构和曲柄滑块机构中，当曲柄为原动件作整周连续转动时，从动件做往复摆动或往复移动的左、右两个极限位置称为极位。3.3.1四杆机构的急回特性如图3-4所示为摆动导杆机构，从动件导杆3的极限位置是其与原动件曲柄上Ｂ点轨迹圆相切的位置Ｂ１Ｃ和Ｂ２Ｃ。图3-4摆动导杆机构2.摆动导杆机构由图可知，导杆摆角（行程）等于ＡＢ１与ＡＢ２所夹锐φ角，也等于极位夹角θ，

5、即φ＝θ≠０，故此机构必有急回特性。牛头刨床即利用此特性来提高生产率的。2.摆动导杆机构如图3-5所示为偏心曲柄滑块机构，原动件曲柄ＡＢ与连杆ＢＣ共线时，从动件滑块位于Ｃ１、Ｃ２两个极限位置，则极位夹角θ＝∠Ｃ１ＡＣ２，滑块的行程ｓ＝Ｃ１Ｃ２。图3-5偏心曲柄滑块机构3.偏心曲柄滑块机构3.3.2压力角与传动角1.压力角图3-6铰链四杆机构3.3.2压力角与传动角压力角可作为判断机构传力性能的标志。在图3-6所示的铰链四杆机构中，如不计各构件质量和运动副中的摩，连杆ＢＣ为二力构件，它作用于从动件ＣＤ上的力Ｆ是沿ＢＣ方向的。2.传动角传动角的大小反映了机构对驱动力的有

6、效利用程度。在连杆机构设计中，为测量方便，常用压力角的余角γ来判断传力性能，称为传动角γ。在如图3-7所示的曲柄摇杆机构，曲柄ＡＢ为从动件，摇杆ＣＤ为主动件，则当摇杆ＣＤ处于Ｃ１Ｄ、Ｃ２Ｄ时，连杆ＢＣ与曲柄ＡＢ共线。若不计各构件质量，则这时连杆ＢＣ加给曲柄ＡＢ的力将通过铰链中心Ａ，此力对Ａ点不产生力矩，因此不能使曲柄转动，机构的这种位置称为死点位置。3.3.3死点位置图3-7曲柄摇杆机构3.4平面四杆机构的计算3.4.1按给定连杆的三个位置设计3.4.2按给定连杆的两个位置设计3.4.3按给定的行程速度变化系数Ｋ设计铰链四杆机构中连杆的运动虽然较复杂，但连杆上两个活

7、动铰链B和C的运动却较简单，它们分别是以机架上两个固定铰链中心A和D为圆心，以两连架杆长度为半径的圆弧运动。3.4.1按给定连杆的三个位置设计如图3-8，采用刚化反转法将第二位置上各构件组成的四边形AB2C2D视为刚体，将此刚体绕D点反转(φ1-φ2)角，使C2D与C1D重合，则AB2转到A′B2′的位置。此时可以将此机构看成是以CD为机架、以AB为连杆的四杆机构，问题转化为按连杆的两位置设计四杆机构。3.4.2按给定连杆的两个位置设计图3-8采用刚化反转法设计具有急回特性的四杆机构，一般是根据实际运动要求选定行程速度变化系数Ｋ的数值，然后根据机构极位的几何特点