机械设计基础（近机非机类）ppt课件.ppt

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1、第4章平面连杆机构及其设计（时间：3次课，6学时）教学目标：平面连杆机构是由一些简称“杆”的构件用平面低副相互连接而成，故又称平面低副机构。平面连杆机构被广泛地应用，近年来，随着电子计算机应用的普及，设计方法的不断改进，平面连杆机构的应用范围还在进一步扩大。本章的教学将使读者了解平面连杆机构的基本形式及其演化；对平面四杆机构的一些基本知识(包括曲柄存在的条件、急回运动及行程速比系数、传动角及死点、运动的连续性等)有明确的概念；能够按已知连杆的3个位置、两连架杆的对应位置关系和行程速比系数等要求设计平面四

2、杆机构。第4章平面连杆机构及其设计教学重点和难点：平面四杆机构的一些基本知识。按已知连杆的3个位置、两连架杆的对应位置关系和行程速比系数等要求设计平面四杆机构。第4章平面连杆机构及其设计案例导入：我们知道，用3根木条钉成的木框是稳定的，即使把钉子换成转动副(铰链)，三角形也不会运动。而用4根木条钉成的木框是不稳固的，如果把钉子换成铰链，四边形即可以运动了(如图4-1所示)。依次类推，五边形等也都是可以运动的。因此我们说：三角形是不能运动的最基本图形，而四边形是能运动的最基本图形。把四边形各顶点装上铰链，

3、把一边作为机架，即构成平面四杆机构。因此，四杆机构是最基本的连杆机构。复杂的多杆机构(多边形)也可由其组成。通过本章的学习，读者将了解这种最基本机构的特性，认识这类机构千变万化的应用并掌握其设计方法。第4章平面连杆机构及其设计第4章平面连杆机构及其设计图4-1三角形的稳定和四杆机构4.1铰链四杆机构的基本形式及应用4.2铰链四杆机构的传动特性4.3铰链四杆机构的曲柄存在条件4.4铰链四杆机构的演化4.5平面四杆机构的设计4.6实验与实训4.7习题第4章平面连杆机构及其设计4.1.1曲柄摇杆机构4.1.2

4、双曲柄机构4.1.3双摇杆机构4.1铰链四杆机构的基本形式及应用连杆机构的优点是运动副为面接触，压强较小，磨损较轻，便于润滑，故可承受较大载荷；低副几何形状简单，加工方便；能实现较复杂的运动轨迹，因此，平面连杆机构在各种机器及仪器中得到广泛应用。其缺点是运动副的制造误差会引起误差累积较大，致使惯性力较大；不易实现精确的运动规律，因此，连杆机构不适宜高速传动。运动副均采用转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，如图4-1所示。图中固定不动的构件4称为机架；与机架相连的构件1和构件3称为连架杆，其中，作整周转动的

5、连架杆称为曲柄，只能在某一角度范围内往复摆动的连架杆称为摇杆；不与机架直接相连的构件2称为连杆，它作平面复合运动。铰链四杆机构按两连架杆的运动形式不同分为3种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。4.1铰链四杆机构的基本形式及应用在铰链四杆机构中，若两个连架杆，一个为曲柄，另一个为摇杆，则该机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构的用途很广。如图4-2所示缝纫机的踏板机构、如图4-3所示雷达天线俯仰机构及如图4-4所示的搅拌器机构等。4.1.1曲柄摇杆机构4.1.1曲柄摇杆机构图4-2缝纫机的踏板机

6、构4.1.1曲柄摇杆机构图4-3雷达天线俯仰机构4.1.1曲柄摇杆机构图4-4搅拌器机构在铰链四杆机构中，两连架杆均为曲柄时称为双曲柄机构。在双曲柄机构中，用得最多的是平行双曲柄机构。如图4-5(a)所示为正平行四边形机构，两个连架杆AB和CD以相同的角速度沿同一方向转动，如图4-6所示为高空作业车升降机构。如图4-5(b)所示为反平行四边形机构，即当曲柄1等速转动时，另一曲柄3作反向变速转动，如图4-7所示为汽车车门启闭机构。4.1.2双曲柄机构4.1.2双曲柄机构(a)正平行四边形机构(b)反平行四

7、边形机构图4-5平行四边形机构4.1.2双曲柄机构图4-6高空作业车升降机构图4-7汽车车门启闭机构两连架杆都是摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。如图4-8所示的鹤式起重机就采用了这种机构。在该机构中，构件1和构件3都是摇杆，当摇杆1摆动时，连杆2上悬挂货物的E点便在近似的水平直线上移动，可避免由于货物的升降引起能量消耗。在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等则成为等腰梯形机构，在汽车及拖拉机中，常采用这种机构操纵前轮的转向，如图4-9所示，此机构的特点是两摇杆的摆角不相等。当车辆转向时，就有可能实现在任意位

8、置都能使两前轮轴线的交点O落在后轮轴线的延长线上，从而使车辆转弯时，4个车轮都在地面上作纯滚动，避免轮胎因滑动而引起磨损。4.1.3双摇杆机构4.1.3双摇杆机构图4-8鹤式起重机4.1.3双摇杆机构图4-9汽车前轮转向机构4.2.1急回运动和行程速比系数4.2.2压力角和传动角4.2.3死点位置4.2铰链四杆机构的传动特性4.2铰链四杆机构的传动特性在如图4-10所示的曲柄摇杆机构中，当主动曲柄1位于B1A而与连杆2成一直线时，从动摇杆3