四连杆机构课堂PPT.ppt

myh第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构1.§2-1 §2-1 平面四杆机构的基本形式及其演变平面四杆机构的基本形式及其演变2 2、平面连杆机构是若干个构件用平面低副（转动、平面连杆机构是若干个构件用平面低副（转动副、移动副）联接而成，各个构件在相互平行副、移动副）联接而成，各个构件在相互平行的平面内运动的机构，又称为平面低副机构的平面内运动的机构，又称为平面低副机构1 1、连杆机构可以根据构件之间的相对运动分为：、连杆机构可以根据构件之间的相对运动分为： 平面连杆机构平面连杆机构，，空间连杆机构空间连杆机构 我们主要讨论我们主要讨论平面连杆机构平面连杆机构一、平面一、平面连杆机构的类型及特点连杆机构的类型及特点3 3、根据机构中构件数目分为：、根据机构中构件数目分为：四杆机构、五杆机构、六杆机构等四杆机构、五杆机构、六杆机构等2.3、平面连杆机构的优点：、平面连杆机构的优点：1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械适用于传递较大的动力，常用于动力机械2 2）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程上常用）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。

来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构3 3）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接触，）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度且易于制造，易于保证所要求的制造精度4 4）可实现远距离传递的操纵机构可实现远距离传递的操纵机构 4 4、、平面连杆机构的缺点平面连杆机构的缺点：：1））不易于传递高速运动不易于传递高速运动2 2））可能产生较大的运动累积误差可能产生较大的运动累积误差3 3））平面连杆机构的设计较为繁难平面连杆机构的设计较为繁难3.机架机架连架杆连架杆连架杆连架杆连杆连杆 在连架杆中，能在连架杆中，能绕其轴线回转绕其轴线回转360°360°者称为曲柄；仅能者称为曲柄；仅能绕其轴线往复摆动绕其轴线往复摆动者称为摇杆者称为摇杆1 1））曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构: :两连架杆中，一个为曲柄，而两连架杆中，一个为曲柄，而另一个为摇杆另一个为摇杆2 2））双曲柄机构双曲柄机构 两连架杆均为曲柄两连架杆均为曲柄3 3））双摇杆机构双摇杆机构 两连架杆均为摇杆两连架杆均为摇杆4 41 12 23 3二、二、平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式4.三、平面四杆机构的演变三、平面四杆机构的演变1 1）取不同构件为机架（）取不同构件为机架（机构的倒置机构的倒置））2 2）转动副转化为移动副）转动副转化为移动副1 12 23 34 4A AC CB BD D3 31 12 24 4A AB BC CD D1 12 23 3A A4 4B BC CD D1 12 23 3A AB BC CD D4 41 12 23 34 4A AB BC CD D∞∞？？3) 3) 扩大转动副（教材扩大转动副（教材P P3333自学）自学）5.§2-2 §2-2 平面四杆机构设计中的共性问题平面四杆机构设计中的共性问题一、平面四杆机构有曲柄的条件一、平面四杆机构有曲柄的条件BDAC1 12 23 34 4a ab bc cd dB2ACB1DE’F’GFEG’d+ad+a|d-a||d-a||b-c||b-c|b+cb+c6.欲使连架杆欲使连架杆ABAB成为曲柄，则必须使成为曲柄，则必须使ABAB通过与通过与机架共线的两个位置，即必须满足机架共线的两个位置，即必须满足 a+d≤b+c (2-1) a+d≤b+c (2-1) |d-a|≥|b-c| (2-2) |d-a|≥|b-c| (2-2)(1) (1) 若若d≥ad≥a，则可得，则可得 a+b≤c+d ( a+b≤c+d (若若b>c)b>c) a+c≤b+d a+c≤b+d ( (若若c>b)c>b) 从而可得从而可得 a≤b a≤b a≤ca≤c a≤da≤d7.平面连杆机构有曲柄的条件：平面连杆机构有曲柄的条件：1 1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；短杆；2 2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。

杆长和条件）的杆长之和杆长和条件）(2) (2) 若若d≤a d≤a 则可得则可得8.铰链四杆机构类型的判断条件：铰链四杆机构类型的判断条件：1 1）在满足杆长和的条件下：）在满足杆长和的条件下：（（1 1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构；一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构；（（2 2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双曲柄机构；曲柄机构；（（3 3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该机构为双摇杆机构机构为双摇杆机构图例图例2 2）若不满足杆长和条件，该机构只能是）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆双摇杆机构注意：注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：条件：最长杆的杆长最长杆的杆长< <其余三杆长度之和其余三杆长度之和9.曲柄滑块机构有曲柄的条件曲柄滑块机构有曲柄的条件1 1））a a为最短杆为最短杆2) a+e≤b.2) a+e≤b.C”C”e ea abbbABCD∞∞B’’ B’ EBB10.导杆机构有曲柄的条件导杆机构有曲柄的条件ACBa ad de e1)a1)a为最短杆，为最短杆，a+ +e d2)d2)d为最短杆，且满足为最短杆，且满足d+ +e a摆动导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构11.曲柄摇杆机构BACDBACD急回特性急回特性12.二、二、平面四杆机构输出件的平面四杆机构输出件的急回特性急回特性摆角摆角θθψψC1C2DAB1B2B 1 1C  2 2∵: ∵:  1 1> > 2 2 , ∴: t, ∴: t1 1>t>t2 2 , , v v1 10θ>0。

14.B BA AC CB B1 1B B2 2C C2 2C C1 1B1C2AC1BB2CθθθA AB B1 1D DC C∞∞B B2 2  = = H H15.A AB B三、三、平面四杆机构的平面四杆机构的传动角和死点传动角和死点C CD DααγγδδF FV VC CF F1 1F F2 2F F1 1= Fcosα= FcosαF F2 2= Fsinα= Fsinα1 1、机构压力角、机构压力角: :在不计摩擦力、惯性力和重力在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下，机构中驱使输出件运动的力的方向的条件下，机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度方向间所夹的锐角，线与输出件上受力点的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角，通常用称为机构压力角，通常用αα表示16.2 2、传动角：、传动角：压力角的余角压力角的余角机构的传动角和压力角作出如下规定：机构的传动角和压力角作出如下规定：γγminmin≥[γ ]≥[γ ]；；[γ]= 30°[γ]= 30°～～60°60°；；ααmaxmax≤[α]≤[α][γ][γ]、、[α][α]分别为许用传动角和许用压力角。

分别为许用传动角和许用压力角V VC CA AB BC CD DααγγδδF FF F1 1F F2 2通常用通常用γγ表示表示. .17.v vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3ααααv vF Fv vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3α= 0° α= 0° γ= 90°γ= 90°A AB BC CF F2 23 31 1v vB3B3ααnααv vF F 18.3 3、最小、最小传动角传动角的确定的确定δ= arccos{[b2+c2-d2-a2+2adcos ]/2bc}.  = 0 , δmin= arccos{[b2+c2-(d-a)2]/2bc}  = 180 , δmax= arccos{[b2+c2-(d+a)2]/2bc} γmin=[δmin ,180-δmax]minF F2 2A AB BC CD D γγδδF FV Vc cB B’’B B’’’’C C’’’’C C’’δδmaxmaxδδminmin a ab bc cd d γγF F1 119. minmin= =  ’=arccos’=arccos（（a+e)/ba+e)/b 为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作阻力较小的空回行程中。

阻力较小的空回行程中B BA AC CB B’’B B’’’’C C’’C C’’’’ minminB B’’C C’’’’A AC C’’B BB B’’’’C C ’’ ’’’’a ae eb b20.4 4、机构的死点位置、机构的死点位置 在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下，当机构处于传动角的条件下，当机构处于传动角γ=0°γ=0°（或（或α=90°α=90°）的位）的位置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置B BD DA AC CF FD DA AB BC CF Fααv vF F1 1= Fcosα= FcosαF F2 2= Fsinα= Fsinα21.四、运动的连续性四、运动的连续性连杆机构的运动连续性：指该机构在运动中能够连续连杆机构的运动连续性：指该机构在运动中能够连续实现给定的各个位置实现给定的各个位置 连杆机构的运动不连续的问题：错位不连续；错连杆机构的运动不连续的问题：错位不连续；错序不连续。

序不连续A(B’)BCC1C2C’1C’C’2 1 1 2 2DB1B3B2C1C3C2AD22.一、平面连杆机构的功能及应用一、平面连杆机构的功能及应用1、实现刚体给定位置的设计、实现刚体给定位置的设计: 机构具有能引导刚机构具有能引导刚体通过一系列给定位置的功能体通过一系列给定位置的功能刚体导引机构刚体导引机构 §2-3§2-3平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计2、实现预定运动规律的设计、实现预定运动规律的设计 : 能精确或近似地能精确或近似地实现所要求的输出构件相对输入构件的某种函实现所要求的输出构件相对输入构件的某种函数关系又称数关系又称函数生成机构函数生成机构3、实现预定轨迹的设计、实现预定轨迹的设计 : 连杆上某点通过某一连杆上某点通过某一预先给定轨迹的功能又称预先给定轨迹的功能又称轨迹生成机构轨迹生成机构4、实现、实现综合功能综合功能的设计（剪刀连续通过确的设计（剪刀连续通过确定位置，刀刃按一定轨迹运动）定位置，刀刃按一定轨迹运动）23.二、平面四杆机构的设计方法二、平面四杆机构的设计方法1 1）实验法）实验法3 3）解析法）解析法2 2）几何法）几何法24.三、平面四杆机构的设计（几何法）三、平面四杆机构的设计（几何法）1 1、根据给定连杆上两铰链中心的位置设计四杆、根据给定连杆上两铰链中心的位置设计四杆机构。

机构A AB B1 1B B3 3B B2 2C C1 1C C3 3C C2 2D D25.2 2、按给定行程速度变化系数设计四杆机构、按给定行程速度变化系数设计四杆机构C C1 1D DB B1 1C C2 2B B2 2O O9090 - -  A A AB=(ACAB=(AC2 2-AC-AC1 1)/2)/2BC=(ACBC=(AC1 1+AC+AC2 2)/2)/2ACAC1 1=BC-AB=BC-ABACAC2 2=BC+AB=BC+AB180°180°（（K-K-1 1）） （（K+1K+1））θ =θ =A1γγ26.3 3）根据给定两连架杆的对应位置设计四杆机构）根据给定两连架杆的对应位置设计四杆机构B Bi iC Ci i A Ai iB Bi iC Ci iA Ai iC Ci iA Ai iB Bi iB Bi iC Ci iA Ai i B Bi iC Ci iA Ai i1 1、求解两连架杆对应位置设计问题的、求解两连架杆对应位置设计问题的““刚化反转法刚化反转法””x xy yA AA Ai iD D D Di iB BB Bi iC CC Ci i i i 1 1i i - - i iC CA Ay yx xD DB B 如果把机构的第如果把机构的第i i个位置个位置A Ai iB Bi iC Ci iD Di i看成一刚体看成一刚体( (即刚化即刚化) )，并绕点，并绕点D D转过转过(-(- i i) )角度角度( (即反转即反转) )，使输出连架杆，使输出连架杆C Ci iD D与与C C1 1D D重合，称之为重合，称之为““刚化反转法刚化反转法””。

27.B B1 1D DB B2 2B B3 3E E1 1E E3 3A AB B2 2’’E E2 2’’B B2 2A AD DB B3 3E E3 3A AB B3 3’’E E3 3’’C C1 1E E2 2 1 1 1 1 2 2 3 3 2 2 3 3B B1 1D DE E1 1A A2、、给定两连架杆上三对对应位置的设计问题给定两连架杆上三对对应位置的设计问题28.第二章关键号：第二章关键号：3、、3、、4、、33：基本类型、：基本类型、3：：演变方法、演变方法、4：共性问题、：共性问题、3：设计方法设计方法29.结束结束设计制作：靳谦忠等设计制作：靳谦忠等30.机构的倒置机构的倒置31.曲柄摇杆机构BACDBACD32.双曲柄机构双曲柄机构AECDB33.双摇杆机构双摇杆机构鹤式起重机鹤式起重机34.函函数数生生成成机机构构35.组组合合功功能能机机构构36.轨迹生成机构轨迹生成机构37.刚体导引机构刚体导引机构38.刚体刚体导引导引机构机构39. 搅搅 拌拌 机机40.冲床冲床41.O O9090 - - F2F2F2F2A AB BC CD D γγδδF Fv vc cF1F1B B’’B B’’’’C C’’’’C C’’δδmaxmaxδδminmin a ab bc cd d γγγγ42.。