机械设计基础第章课件.ppt

1、112022-11-27222022-11-27第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构332022-11-27教学内容：教学内容：442022-11-27552022-11-27662022-11-27772022-11-27882022-11-27 992022-11-2710102022-11-2711112022-11-2712122022-11-2713132022-11-27曲柄摇杆机构应用实例曲柄摇杆机构应用实例搅拌机14142022-11-27飞剪机构15152022-11-27曲柄摇杆机构应用实例曲柄摇杆机构应用实例卫星接收装置卫星接收装置点击播放动画点击播放动画1616202

2、2-11-27缝纫机脚踏板机构17172022-11-27曲柄摇杆机构应用实例曲柄摇杆机构应用实例踏步机18182022-11-2719192022-11-27惯性筛双曲柄机构应用实例20202022-11-27插床机构双曲柄机构应用实例21212022-11-27平行双曲柄机构22222022-11-27平行双曲柄机构应用实例：机车车轮联动机构23232022-11-273.3.双摇杆机构双摇杆机构两连杆架均为摇杆的四杆机构港口起重机、飞机起落架、车辆的前轮转向机构应用举例：24242022-11-27双摇杆机构应用实例港口起重机选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线25252022-11

3、-27双摇杆机构应用实例飞机起落架26262022-11-27车辆的前轮转向机构双摇杆机构应用实例ABCDABCD27272022-11-27风扇摇头双摇杆机构应用实例28282022-11-272.2平面四杆机构的几个工作特性平面四杆机构的几个工作特性 29292022-11-27图2-21 曲柄摇杆机构中的几何关系 30302022-11-2731312022-11-2732322022-11-2733332022-11-2734342022-11-2735352022-11-2736362022-11-2737372022-11-2738382022-11-2739392022-11-2

4、740402022-11-2741412022-11-2742422022-11-27急回性能分析急回性能分析当当AB与与BC两次共线时，输出件两次共线时，输出件CD处于两极限位置。处于两极限位置。曲柄转角曲柄转角 01180对应的时间对应的时间111/t极位夹角极位夹角：曲柄在摇杆处于两极限位置时所夹的锐角曲柄在摇杆处于两极限位置时所夹的锐角(C1AC2)。02180122/tv1B2C2B1C11A211C34BD2摆角摆角极位夹角极位夹角v2摇杆点摇杆点C的平均速度的平均速度1211/tCCv)2122/tCCv)设：曲柄以设：曲柄以1等速转动等速转动摆角摆角：摇杆在两极限位置间的夹角摇

5、杆在两极限位置间的夹角(C1DC2)。故故 v2v143432022-11-27111800kk 00212112121212180180/tttcctccVVk44442022-11-2745452022-11-27压力角压力角：外力作用方向外力作用方向与被推动件在力的作用点处的与被推动件在力的作用点处的绝对速度方向绝对速度方向间间所夹的锐角。所夹的锐角。ACBDvBF vcFFtFn1ABCD1234FvcAB134C12 cosFFt有效分力 sinFFn法向分力外力F46462022-11-27FtvcDF1CABFn1234当当为锐角时，传动角为锐角时，传动角当当为钝角时，传动角为钝

6、角时，传动角180以以AB为原动件的曲柄摇杆机构，为原动件的曲柄摇杆机构，minmaxminmin)180(,maxmin,当曲柄和机架处于两共线位置时，连杆与输出件间的夹角当曲柄和机架处于两共线位置时，连杆与输出件间的夹角最小和最大（最小和最大（）。）。4vcABCD1F123B2 DAmaxC2B1minC147472022-11-2748482022-11-27画出压力角画出压力角1C234ABDabcdvBFB死点：死点：当机构处于传动角当机构处于传动角0（或压力角（或压力角90）的机构位置）的机构位置B2C2vB踏板踏板缝纫机主运动机构缝纫机主运动机构脚脚AB1C1DFB 49492

7、022-11-272AB134CvcB123AC死点的利用：死点的利用：AB1C1DB2C2地面地面飞机起落架机构飞机起落架机构请思考：请思考：下列机构的死点位置在哪里；怎样使机构通过死点位置。下列机构的死点位置在哪里；怎样使机构通过死点位置。1与2垂直位置50502022-11-2751512022-11-27 2.3 铰链铰链四杆机构的演化四杆机构的演化52522022-11-2753532022-11-2754542022-11-2755552022-11-2756562022-11-273A214CBl1l257572022-11-27A1234CB58582022-11-27A234

8、CB159592022-11-2760602022-11-27 一、一、连杆机构设计的基本问题连杆机构设计的基本问题61612022-11-2762622022-11-2763632022-11-27P1P2令令:P0消去消去2i2i整理得：整理得：coscos(1i1i)m cos(3i)-(m/n)cos(3i-1i)+(m2+n2+1-l2)/(2n)代入移项得：代入移项得：lcos2 i=n+mcos(3i)cos(1i)lsin2 i=msin(3i)sin(1i)则上式简化为：则上式简化为：coc(1i)P0cos(3i)P1 cos(3i-1i)+P2式中包含有式中包含有p0，p

9、1，p2三个待定参数三个待定参数,故四杆机构最多可按两连故四杆机构最多可按两连架杆的三组对应未知精确求解。架杆的三组对应未知精确求解。当当i3时，一般不能求得精确解，只能用最小二乘法近似求解。时，一般不能求得精确解，只能用最小二乘法近似求解。当当i=a a=(A C=(A C1 1A CA C2 2)/2)/2 A C A C1 1=a a+b b67672022-11-27E2 22ae(2)曲柄滑块机构曲柄滑块机构H已知已知K K，滑块行程，滑块行程H H，偏距偏距e e，设计此，设计此机构机构 。计算计算:180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);作作C1 C2 H H

10、作射线作射线C1O O 使使C2C1O=90,以以O O为圆心，为圆心，C1O O为半径作圆。为半径作圆。以以A A为圆心，为圆心，A A C1为半径作弧交于为半径作弧交于E,E,得：得：作射线作射线C2O O使使C1C2 O=90。作偏距线作偏距线e e，交圆弧于，交圆弧于A A，即为所求。，即为所求。C1C29090-o9090-Al1=EC2/2l2=A=A C2EC2/268682022-11-27ADmn=D(3)导杆机构导杆机构分析：分析：由于由于与与导杆摆角导杆摆角相等，设计此相等，设计此 机构时，仅需要确定曲柄机构时，仅需要确定曲柄 a。计算计算180180(K-1)/(K+1

11、);(K-1)/(K+1);任选任选D D作作mDnmDn，取取A A点，使得点，使得AD=d,AD=d,则则:a=dsin(a=dsin(/2)/2)=Ad作角分线作角分线;已知：机架长度已知：机架长度d，K，设计此机构。，设计此机构。69692022-11-27D四、实验法设计四杆机构四、实验法设计四杆机构当给定连架杆位置超过三对时，一般不可能有精确解。只能用优化或试凑的方法获得近似解。1)首先在一张纸上取固定轴首先在一张纸上取固定轴A的位置，作原动件角位移的位置，作原动件角位移i i2)任意取原动件长度任意取原动件长度AB3)任意取连杆长度任意取连杆长度BC，作一系列圆弧，作一系列圆弧;

12、4)在透明纸上取固定轴在透明纸上取固定轴D，作角位移，作角位移iDk15)取一系列从动件取一系列从动件 长度作同心圆弧。长度作同心圆弧。6)两图叠加，移动透明两图叠加，移动透明 纸，使纸，使ki落在同一圆落在同一圆 弧上。弧上。iiAC1B11）按两连架杆多组对应位置设计四杆机构）按两连架杆多组对应位置设计四杆机构位置位置 i i 位置位置 i i 12 15 10.8 45 15 15.8 23 15 12.5 56 15 17.5 34 15 14.2 67 15 19.2 70702022-11-2771712022-11-27连杆曲线生成器ABCD72722022-11-27作者：潘存

13、云教授连杆曲线图谱连杆曲线图谱73732022-11-27作者：潘存云教授2）按预定的运动轨迹设计四杆机构）按预定的运动轨迹设计四杆机构ABCDE14325 输送机构输送机构搅拌机构搅拌机构CBADE6步进式步进式74742022-11-27典型例题分析典型例题分析 例：例：在右图所示的铰链四杆机构中，已知各杆长度为在右图所示的铰链四杆机构中，已知各杆长度为lAB=20mm，lBC=60mm，lCD=85mm，lAD=50mm，1、试判断该机构是否有曲柄；试判断该机构是否有曲柄；2、判断此机构是否存在急回特判断此机构是否存在急回特性？若存在，试确定其极位夹角，性？若存在，试确定其极位夹角，并估

14、算行并估算行程速比系数程速比系数；3、若以构件若以构件AB为主动件，画出为主动件，画出机构的最小传动角的位置；机构的最小传动角的位置；4、在什么情况下机构存在死点在什么情况下机构存在死点位置？位置？75752022-11-27解解：1、因为因为lAB+lCDCD=20+85=105mm lBC+lAD=60+50=110mm 且连且连架杆架杆AB为最短杆为最短杆 故，故，AB杆就是曲柄，该机构是曲柄摇杆机构杆就是曲柄，该机构是曲柄摇杆机构2、取比例尺取比例尺=1mm/mm，作摇杆作摇杆CD处在两处在两个极限位置时个极限位置时的机构位置图的机构位置图 AB1C1D 和和 AB2C2D，如图如图

15、b 所示。图中，所示。图中，C1 AC2 为极位夹角为极位夹角。由图中量得：由图中量得：=59o 故该机构有急回特性。故该机构有急回特性。故，可求得：故，可求得：K=(180o+)/(180o )=(180o+59o)/(180o-59o)=1.983、若以曲柄若以曲柄AB为主动件，则机构在曲柄为主动件，则机构在曲柄AB与机架与机架AD共共线的两个位线的两个位置之一存在最小传动角置之一存在最小传动角min 由图可得：由图可得：min=BCD=15o4、当以摇杆当以摇杆CD为主动件，为主动件，则从动件则从动件AB与连杆与连杆BC共线的共线的两个位置两个位置AB1C1D和和AB2C2D，即，即为机构的死点位置。为机构的死点位置。