机械设计基础 参赛教学课件 .ppt

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1、第三章平面连杆机构3.1概述3.2平面四杆机构的基本型式和应用3.2平面四杆机构的运动特性3.3平面四杆机构的设计参赛选手：******3.1概述一、基本概念平面四杆机构：由四个构件通过低副连接而成的平面连杆机构称为。铰链四杆机构：低副均为转动副的平面四杆机构。3.2平面四杆机构的基本型式和应用一、四杆机构的基本形式下图所示为铰链四杆机构,其中AD杆为机架,与机架相连的AB杆和CD杆称为连架杆,与机架相对的BC杆称为连杆。其中能作整周回转运动的连架杆称为曲柄；只能在小于360°的范围内摆动的连架杆称为摇杆1、曲柄摇杆机构。定义：两连架杆中一个为曲柄

2、，另一个为摇杆的四杆机构，成为曲柄摇杆机构作用：曲柄摇杆机构的主要用途是改变运动形式,可将回转运动转变为摇杆的摆动例1：缝纫机动力机构；例2：雷达天线机构例3：搅面机机构例4：颚式破碎机2.双曲柄机构定义：两连架杆均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构。平行双曲柄机构：在双曲柄机构中,若相对的两杆长度分别相等。作用：等速转变为变速转动例1：惯性筛机构例2：平行四边形机构例3：机车车轮联动机构。3.双摇杆机构定义：两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。作用：摆动变为摆动例1：双摇杆机构例2：鹤式起重机三、滑块四杆机构的形式及应用1曲柄滑块机构（1为曲柄

3、，3为滑块）(2)应用：曲柄滑块机构用途很广,主要用于将回转运动转变为往复运动的场合。如、冲压机构等。例：冲压机构3.2平面四杆机构的运动特性一、急回特性（曲柄摇杆机构为例）极位：当曲柄为原动件时，摇杆作往复摆动的左、右两个极限位置为；极位夹角：曲柄在摇杆处于两极位时的对应位置所夹的锐角称为，用表示；最大摆角（）：摇杆的两个极位所夹的角度。急回特性：当曲柄等速转动时，摇杆来回摆动的速度不同，返回速度较大。称为机构的，通常用行程速度变化系数K来表示这种特性，即说明：机构的急回程度取决于极位夹角的大小，只要不等于零，即K>1，则机构具有急回特性；

4、越大，K值越大，机构的急回作用就越显著。二、压力角和传动角压力角:从动件上受力点的速度方向与所受作用力方向之间所夹的锐角。传动角:压力角的余角，角更便于观察和测量。在机构运动过程中，压力角和传动角的大小是随机构位置而变化的，为保证机构的传力性能良好，设计时须限定最小传动角或最大压力角max。通常取min≥40°～50°。为此，必须确定=min时机构的位置并检验min的值是否小于上述的最小允许值。对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置，如图所示。导杆机构，由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的

5、力的方向，与从动杆受力的速度方向始终一致，所以传动角始终等于90°2．死点定义：传动角为90度。表现：倒、顺转向不定（图a）或者从动件卡死不动（图b）的现象。曲柄滑块机构中，以滑块为主动件、曲柄为从动件时，死点位置是连杆与曲柄共线位置。摆动导杆机构中，导杆为主动件、曲柄为从动件时，死点位置是导杆与曲柄垂直的位置。克服死点方法：利用惯性法使机构渡过死点；当一个机构处于死点位置时，可借助另一个机构来越过死点。利用死点：飞机起落架；夹具夹紧按照给定的运动规律(位置、速度、加速度)设计四杆机构；(2)按照给定的点的运动轨迹设计四杆机构。对于上述两类基本问题

6、的设计方法有图解法、实验法和解析法。图解法直观,实验法简便,解析法精确。本章重点介绍图解法。3.3平面四杆机构的设计一、图解法1.按给定连杆位置设计四杆机构如图所示,已知连杆BC的长度BC和依次所处的三个位置B1C1、B2C2、B3C3,试设计该四杆机构。设计分析:由图可知,B1、B2、B3三点是在以铰链A点为圆心的圆弧上运动的点,故用已知圆弧上的三点求圆心的方法,可求出铰链中心点A、D。设计步骤:(1)作B1、B2和B2、B3连线的垂直平分线b12、b23,其交点为固定铰链中心A的位置。(2)作C1、C2和C2、C3连线的垂直平分线c12、c23

7、,其交点为固定铰链中心D的位置。(3)连接A、B1、C1、D,就是所求的铰链四杆机构。图给定连杆三个位置设计四杆机构2.按给定的行程速比系数设计四杆机构给定了行程速比系数K,就是给定了四杆机构急回运动的条件,从而确定了极位夹角θ。根据极位夹角和其他一些限制条件,可用图解法方便地作出曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构及摆动导杆机构。1)设计曲柄摇杆机构设已知摇杆CD长度为c、摆角ψ和行程速比系数K,试设计该曲柄摇杆机构。该设计的关键是确定固定铰链A的位置。设计步骤如下：设计步骤：（1）计算出极位夹角；（2）任取适当的长度比例尺L，求出摇杆的尺寸CD，根据

8、摆角作出摇杆的两个极限位置C1D和C2D。（3）连接C1C2为底边，作∠C1C2O=∠C2C1O=90°－的等腰三角形，