1、机械设计基础 第一章第一章 概概 论论 课时安排： 1-9周，机械原理部分 1-8周，理论教学周，第9周考试；中间有两次实验课（不 占课时） 10-16周，机械设计部分 考核办法： 1 机械原理、机械设计各占50分 2.实验课5% ；平时作业10%；考试85% 3.三次点名不到或三次作业不交（累计），取消考试资格; 4.考核重点：基本概念和基本原理 0-1本课程教学要求 一. 研究对象和内容 机械中的常用机构常用机构和通用零件通用零件的工作原理、 结构特点、 基本的设计理论和计算方法。 二. 基 本 概 念 1 机械-机器和机构的总称; 2.机器的三大特征; 3.机构的两大特征; 0-1本课程
2、研究对象和内容 潘存云教授研制 典型机器的分析：典型机器的分析： 1.内燃机内燃机 内燃机内燃机 组成：组成： 6 5 4 3 8 7 1 2 9 10 汽缸体汽缸体1、 活塞活塞2、 进气阀进气阀3、 排气阀排气阀4、 连杆连杆5、 曲轴曲轴6、 凸轮凸轮7、 顶杆顶杆8、 齿轮齿轮9、10 工作原理：工作原理： 1.活塞下行活塞下行，进气阀开启进气阀开启，混合气体混合气体 进入汽缸；进入汽缸； 2.活塞上行活塞上行，气阀关闭气阀关闭，混合气体被压缩混合气体被压缩， 在顶部点在顶部点 火燃烧；火燃烧； 3.高压燃烧气体推动活塞下行高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；两气阀关闭； 4.活塞上
3、行活塞上行，排气阀开启排气阀开启，废气体被排出汽缸废气体被排出汽缸。 潘存云教授研制 设计：潘存云 进气进气 压缩压缩 爆炸爆炸 排气排气 内燃机的工作过程：内燃机的工作过程： 活塞的往复运动通过连杆转变为曲活塞的往复运动通过连杆转变为曲 轴的连续转动轴的连续转动，该组合体称为：该组合体称为： 内燃机各部分的作用：内燃机各部分的作用： 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为： 凸轮机构凸轮机构 两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动 作，称为：作，称为： 齿轮机构齿轮机构 各
4、部分协调动作的结果：各部分协调动作的结果： 化学能化学能 机械能机械能 机器机器有以下三个共同的特征： 1）它们都是由一系列的相对运动单元体所组成。 2）组成机器的各运动单元体之间都具有确定的相对 运动。 3）它们均能转换机械能或完成有用的机械功以代替 或减轻人们的劳动。 具有以上1、2两个特征 的实体称为机构的实体称为机构 4.构件运动的单元。 5.机械零件制造的单元。 6.构件与零件的区别及关系：构件可以是由一个或几个 零件组成的刚性结构。 图0-3 三.通用机械零件各种机械中都能用到的零件。如螺 栓、齿轮、键、等. 四. 几种常见机构 连杆体1 连杆体2 3 4 螺栓 tu 0-3 连杆
5、体1 连杆体2 3 4 螺栓 连杆体1 连杆体2 轴套 3 4 螺栓 螺母 垫圈7 连杆体1 连杆体2 轴套 3 4 螺栓 螺母 垫圈7 零件机器中的制造单元体 3 4 3 4 3 4 4 3 4 3 构件由一个 或多个零件连接 而成的刚性体。 介绍几种常用的机构 (演示) 1.连杆机构(第2章讲解内容) 2.凸轮机构(第3章讲解) 3.齿轮机构(第4章讲解) 连杆机构 步进式搬运机 连杆曲线 e 凸轮机构 1 1 3 2 e 1 1 3 2 e 1 1 3 2 e 1 1 3 2 e 1 3 2 e 1 3 2 e 1 3 2 e 1 3 2 e 1 3 2 e 1 3 2 e h 1 3
6、2 e h 1 3 2 e h 1 3 2 e h 1 3 2 e h 1 3 2 e h 1 3 2 e h 1 3 2 e h 1 3 2 e h 1 3 2 e h 3机架 2从动件 e h 1凸轮 高副 e h 凸轮机构凸轮机构 由凸轮，从动件由凸轮，从动件 和机架构成的三杆高副机构和机架构成的三杆高副机构。 齿轮机构 一一. .机构分析与综合机构分析与综合 机构分析：机构分析： 对已知机构的结构和各种特性（运动学和动力学特性）进行分 析。 机构综合：机构综合： 根据工艺要求来确定机构的结构形式、尺寸参数及某些动 力学参数（如质量、 转动惯量和质心位置等）。 机构分析和机构综合的关系：
7、机构分析和机构综合的关系： 机构分析是机构综合的基础，机构综合的优劣要用机构 分析来检验，两者是相辅相成的。 机构的分析与 综合及其方法 外-13 (可以不播放) 1机构的结构综合机构的结构综合 机构的结构综合主要研究机构的组成规律。 用多少个构件，多少个运动副能组成多少个具有给定自由度 的机构。 机构综合大致包括三方面内容机构综合大致包括三方面内容: : 1.机构的结构综合机构的结构综合 2.机构的尺度综合机构的尺度综合 3.3.机构的动力学综合机构的动力学综合 2.机构的尺度综合机构的尺度综合 （或运动学综合）（或运动学综合） 机构的尺度综合是研究已知结构形式的机构如何按给定的运 动要求确
8、定其 尺寸参数. 外-2 可概括为四种类型可概括为四种类型: : 1.刚体导引刚体导引; ; 2.2.函数变换函数变换; ; 3.3.轨迹复演轨迹复演 ; ; 4.4.瞬时运动量约束瞬时运动量约束 (1)刚体导引刚体导引 当机构的原动件做简单运动（转 动或移动）时，要求刚体在平面或 空间按预定规律连续地变换其位置， 此即刚体导引的机构综合问题。这 类问题在工程机械、包装机械、机 械手等方面的机械设计中可以遇到。 外-3 震实台的三位置导引 根据震实台的 三位置设计连 杆机构 （2）函数变换函数变换 以机构原动件的运动参数（例如转角）为自变量，使机构某 从动件的运动参数（如转角、位移）为因变量的
9、给定函数，即函 数机构综合。 这类问题在解算机构、仪表显示装置的设计中可以遇到。 外-4 (可不放) r S= r sin s 轭架的位移S是 曲柄转角的正弦函数 （3 3）轨迹复演）轨迹复演 设计一机构使其运动过 程中连杆上某点的轨迹能近 似地与给定曲线复合，即机 构轨迹综合。 外-5 (可不放) y A M D C B y A M D C B 设计港口起重机的变幅机构，使 得M点按水平方向运动。 y A M D C B y y y y y y y y A M D C B （4 4）瞬时运动量约束瞬时运动量约束 机构在运动过程中各构件的运动参数是不断变化的，如果按给 定机构中某些构件在某些特
10、定位置时的运动量（如角速度、角加速度 或线速度、线加速度等）来设计机构的结构参数，即瞬时运动量约束 机构综合。 如带有间停的机构综合即属此类。 外-6 (可不放) 飞剪运动演示 武汉科技大学机械设计教研室 按剪切瞬时刀刃与钢材速度 同步设计连杆机构。 0-2本课程在教学中的地位 专业基础课，承上启下 承上：前期课程的综合应用 启下：为后期专业课奠定理论基础 实践环节：课程设计 0-3机械设计的基本要求和一般过程 一，机械设计的含义 (P3) 二，基本要求 (P3) 三，机械设计的一般过程 (P4) 第一章平面机构的自由度 1-1运动副及其分类 一. 平面自由构件的自由度 1.自由度的定义自由构
11、件所具有的独立 运动参数。 2.自由度的个数: 3个。 图1A x z y 1 2 x z y 1 2 为观察构件1，2的运动，将其 置于0-xyz坐标系中，并将构件 1与坐标系固定。 x z y 1 2 z x y 1 2 z x y 1 2 z x y 1 2 z x y 1 2 x z y 1 2 构件2相对构件1有六个自由度。 x z y 1 2 若将其限制为平面运动，则构件2 只能在O-XY坐标系中运动。 x y 1 2 o x y 1 2 o 限制为平面运动，即加入三个公共约束。 可见，加入一个约束即减少一个自由度。 x y 1 2 o 若两构件以转动副相连，则沿x,y方向受到 约
12、束，仅剩下沿z轴转动一个自由度。 x y 1 2 o 若两构件以转动副相连，则沿X和Y轴 向移动受到约束，仅剩下沿Z轴转动一 个自由度。 x y 1 2 o 若两构件以转动副相连，则沿X和Y轴 向移动受到约束，仅剩下沿Z轴转动一 个自由度。 x y 1 2 o 若两构件以转动副相连，则沿X和Y轴 向移动受到约束，仅剩下沿Z轴转动一 个自由度。 二二. .运动副运动副 1. 1.运动副的定义运动副的定义- -使两个构件直接接触并能产生一定使两个构件直接接触并能产生一定 相对运动的联接。相对运动的联接。 2. 2.运动副的分类运动副的分类 按照接触特性把运动副分为两类按照接触特性把运动副分为两类:
13、 : 1) 1)低副低副- -两构件通过面接触组成的运动副。两构件通过面接触组成的运动副。 (1)(1)转动副转动副 (2)(2)移动副移动副 2) 2)高副高副- -两构件通过点或线接触组成的运动副。两构件通过点或线接触组成的运动副。 3. 3.运动副的表示法：图运动副的表示法：图1 1B B 图 移动副移动副 1 2 运动副符号 转动副转动副 1 2 运动副符号 X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z 1 2 运动副符号 按运动副元素分有：按运动副元素分有： 高副高副(high pair)点、线接触，应力高。点、线接触，应力高。 低副低副(lower pair)面接触，
14、应力低。面接触，应力低。 例如：例如：滚动副滚动副、凸轮副凸轮副、齿轮副齿轮副等。等。 例如：例如：转动副转动副（回转副）、（回转副）、移动副移动副 。 1 12 2平面机构运动简图平面机构运动简图 一一. .平面机构运动简图定义平面机构运动简图定义-说明机构各构件间相对运动关系说明机构各构件间相对运动关系 的简化图形的简化图形. . 二二. .构件及运动副的表示方法构件及运动副的表示方法 三三. .运动简图的绘制运动简图的绘制-实验课实验课 四四. .读运动简图读运动简图 : : 图图1 1- -8 8 b).b). 机构定义：由一系列构件组成，各构件间应 具有确定的相对运动。 机构 平面机
15、构平面机构 空间机构空间机构 所有构件都在相互平行的所有构件都在相互平行的 平面内运动平面内运动 连杆机构 凸轮机构 1 1 3 2 e 齿轮 平面机构的组成：平面机构的组成： 运动构件运动构件 运动副运动副 1：一个自由构件，不受约束的情况下在平面内：一个自由构件，不受约束的情况下在平面内 有三个自由度：有三个自由度：f=3。其中两个平动，一个转动。其中两个平动，一个转动 xA yA A 2：运动副的自由度（提供的约束）：运动副的自由度（提供的约束） 低副：面接触运动副称之为低副低副：面接触运动副称之为低副 转动副（转动副（R R）限制两个移动自由度（）限制两个移动自由度（ 如图）允许一个转
16、动自由度如图）允许一个转动自由度 移动副移动副(P)(P)限制一个转动一个移动自限制一个转动一个移动自 由度（如图）由度（如图） 低副低副 高副 凸轮副 齿轮副 限制一个自由度（如图） 点或线 接触 低副的种类： 1-3 平面机构自由度 一.平面机构自由度计算公式 1.平面机构自由度定义-平面机构相 对于机架所具有的独立运动的个数。 2.计算公式 1) 约束-对构件间运动的限制 2) 运动副与约束的关系 图1- C 2 1 2 1 构件1，2作平面运动 x y 2 1 o 将构件2固定在o-xy坐标系中 y 2 1 o 观察构件1的运动 y 2 1 o 观察构件1的运动 x y 2 1 o 在
17、平面自由运动的构件1有三个 自由度。 x y o 2 1 构件2、1用转 动副联接，其 相对运动只有 绕Z轴的转动。 x y o 2 1 构件2，1用转 动副联接，其 相对运动只有 绕Z轴的转动。 x y o 2 1 构件2，1用转 动副联接，其 相对运动只有 绕Z轴的转动。 x y o 2 1 构件2，1用移动副 联接，其相对运动 只有沿X轴的移动。 x y o 2 1 构件2，1用转 动副联接，其 相对运动只有 绕Z轴的转动。 x y o 2 1 构件2，1用移动副 联接，其相对运动 只有沿X轴的移动。 x y o 2 1 x y o 2 1 x y o 2 1 构件2、1用高副联接，其相
18、对运 动有沿X轴的移动和绕Z轴的转动。 x y o 2 1 x y o 2 1 x y o 2 1 构件2，1用高副联接，其相对运 动有沿X轴的移动和绕Z轴的转动。 x y o 2 1 x y o 2 1 x y o 2 1 构件2，1用高副联接，其相对运 动有沿X轴的移动和绕Z轴的转动。 低副 高副 可见， 高副提供一个约束，低副 提供两个约束。 设机构的构件数为N，除去机架外， 其活动构件数为n=N-1,n个自由构件 的自由度为3n。 设有pl个低副，ph个高副，则它们提 供的约束为（2 pl + ph ） F= 3n F= 3n - -（2 p2 pl l + p+ ph h ）(1(1
19、- -1)1) 机构的自由度为： 3) 计算公式 3：平面机构自由度计算：平面机构自由度计算 F=3(n-1)-2PL-PH n=4 PL=4 PH =0 F=1 n=5 ，PL=5 ，PH =1 ，F=1 1.复合铰链 2.局部自由度 3.虚约束 1 2 3 1 2 3 计算机构自由度应注意的事项 1.复合铰链 A D E C B F 计算机构的自由度F=？ n=7; ph=0; Pl=6;? F=37-(2 6+0)=9. ? ？ A D E C B F 观察机构的运动 A D E C B F A D E C B F A D E C B F A D E C B F C点的轨迹为直线 1 2
20、 3 pL=? 1 2 3 2 1 3 pL=? pL=(3-1)=2 1 2 3 4 m pL=? 1 2 3 4 m pL=(m-1) 两个以上的构件构成的同轴线的转动副复合铰链。 其转动副个数等于构件数减1。 两个以上的构件构成的同轴线的转动副复合铰链。 其转动副个数等于构件数减1。 A D E C B F 两转动副的复合铰链 n=7; ph=0; Pl=10 F=37-(2 10+0)=1. 2.局部自由度 F=? F=33-(2 3+1)=2 ? 滚子与廓线间纯滚动以减小摩擦。 滚子转动否是否影响机构整体运动？ 可见，滚子转动否与机构 整体运动无关。 这种与机构整体运动无关的自由度
21、称为局部自由度。 计算机构自由度时应去掉。相当 于将滚子与推杆固结。 F=33-(2 3+1)=2 ? F=32-(2 2+1)=1 ! A B C D E F 1 2 3 4 3.虚约束 A B C D E F 1 2 3 4 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形
22、机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 5 平行四边形机构 A B C D E F 1 2 3 4 平行四边形机构 BC构件上点E的 轨迹是以F为圆 心EF（=AB=CD） 为半径的圆。 A B C D E F 1 2 3 4 5 若
23、加入构件5（EF），则构 件5上的点E与构件3上的点 E的轨迹相同而不起实际约 束作用。 对运动不起实际限制作用约束称为虚约束。 计算机构自由度时应去掉。 A B C D E F 1 2 3 4 5 计算机构自由度F，去掉构件5及其相连的运动副 A B C D E F 1 2 3 4 5 计算机构自由度F，去掉构件5及其相连的运动副 F=33-(2 4+0)=1 如下情况出现虚约束： 1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同； A B C D 1 2 3 若AB=BC=BD，观 察C点的运动。 如下情况出现虚约束： 1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同； A B C D 1 2 3
24、 如下情况出现虚约束： 1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同； A B C D 1 2 3 如下情况出现虚约束： 1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同； A B C D 1 2 3 如下情况出现虚约束： 1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同； A B C D 1 2 3 如下情况出现虚约束： 1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同； A B C D 1 2 3 如下情况出现虚约束： 1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同； A B C D 1 2 3 如下情况出现虚约束： 1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹相同； A B C D 1 2 3 C点的轨迹
25、为一条垂直线。 若在C点加一垂直导路的 滑块，必为虚约束 F=33-(2 4+0)=1 如下情况出现虚约束： 2, 两构件组成多个导路平行的移动副； 如下情况出现虚约束： 2, 两构件组成多个导路平行的移动副； 如下情况出现虚约束： 2, 两构件组成多个导路平行的移动副； 如下情况出现虚约束： 2, 两构件组成多个导路平行的移动副； 如下情况出现虚约束： 2, 两构件组成多个导路平行的移动副； 两移动副限制作用重复，计算 机构自由度时应去掉一个。 F=33-(2 4+0)=1 如下情况出现虚约束： 3, 两构件组成多个轴线重复的转动副； 去掉一侧约束不影 响机构的运动。 如下情况出现虚约束：
26、3, 两构件组成多个轴线重复的转动副； 等同 F=32-(2 2+1)=1 如下情况出现虚约束： 4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持 不变，两点以构件铰接。 A B C D E F 如下情况出现虚约束： 4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持 不变，两点以构件铰接。 A B C D E F 如下情况出现虚约束： 4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持 不变，两点以构件铰接。 A B C D E F 如下情况出现虚约束： 4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持 不变，两点以构件铰接。 A B C D E F 如下情况出现虚约束： 4,在机构运动时，两构件上的两
27、动点间的距离保持 不变，两点以构件铰接。 A B C D E F 如下情况出现虚约束： 4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持 不变，两点以构件铰接。 A B C D E F 如下情况出现虚约束： 4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持 不变，两点以构件铰接。 A B C D E F 如下情况出现虚约束： 4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持 不变，两点以构件铰接。 A B C D E F 1 2 3 4 5 若以构件5在点E，F处铰接，必产生虚约束。 计算机构自由度时应去掉。 F=33-(24+0)=1 如下情况出现虚约束： 1，构件上某点轨迹与该点引入约束后的轨迹
28、相同； 2, 两构件组成多个导路平行的移动副； 3, 两构件组成多个轴线重复的转动副； 4,在机构运动时，两构件上的两动点间的距离保持 不变，两点以构件铰接。 D A F C B E 2 3 4 5 鳄式破碎机鳄式破碎机 二.机构具有确定运动的条件 F=32-23=0 桁架结构 F= 3n- （2 pl + ph ） 1 3 1 2 3 1 3 1 2 3 1 3 1 2 3 3 F= 3n- （2 pl + ph ） F=33-(2 4+0)=1 1 3 1 2 给一个主动 件，机构有 确定运动。 1 1 4 2 3 4 1 1 4 2 3 4 1 1 4 2 3 4 1 1 F=34-25
29、=2 4 2 3 4 F= 3n- （2 pl + ph ） 给两个主动件，机构有确定运动。 F=0 F=1 F=0 F=2 F=1 F=0 F=2 F=1 机构具有确定运动的条件： 1.F0； 2.机构的主动件数=F。 D A F C B E 主动件1 2 3 4 5 矿石 判断破碎机是否有确定运动。 鳄式破碎机鳄式破碎机 D A F C B E 主动件1 2 3 4 5 矿石 判断破碎机是否有确定运动。 F= 3n- （2 pl + ph ） n=5; pl =7; ph =0; F=35-(2 7+0)=1. F=主动件数，故有确定运动。 A B C D E E F H O G 1 2
30、3 4 5 6 7 8 9 求大筛机构的自由度F=？ A B C D E E F H O G 1 2 3 4 5 6 7 8 9 求大筛机构的自由度F=？ 主动件1，8 局部自由度 两者之一为虚约束 复合铰链 C A B D E E F H O G 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B D E E F H O G 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B D E E F H O G 1 2 3 4 5 6 7 8 9 n=? Ph=? Pl=? n=7 Ph=1 Pl=9 F=37-(2 9+1)=2 n=10 PL=12 PH =1 F=2-1 1-4 速度瞬心及其在机构速 度分析上
31、的应用 一.速度瞬心 及其求法 1 2 观察 刚体2 相对于 刚体1 的平面运动： 1 2 1 2 1 2 1 2 在任一瞬时，其相对运 动可以看做是绕某一重 合点的转动。 该重合点称为速度瞬心速度瞬心 或瞬时回转中心瞬时回转中心。 K个构件组成的机构， 瞬心数为： N=K(K-1)/2 1 2 瞬心位置的确定： 任意两重合点A、B， 其相对速度V A2A1 、VB2B1 垂线的交点P12， 即为此时的速度瞬心。 图118 P12 V A2A1 VB2B1 A B 低副的瞬心位置 1 2 P12 转动副瞬心 为转动副中心 1 2 P12 移动副瞬心 为导路垂线的无穷远处 高副的瞬心位置 1 2
32、 P12 纯滚动时， 接触点为瞬心 1 2 Vk1k2 连滚带滑时，瞬心位 于过接触点K的公法 线上。 K n n 二.瞬心在速度分析上的应用 齿轮(1,2)机构的瞬心：在哪 里？ C 2 1 2 1 3 A B 齿轮机构的瞬心：在哪里？ (P13) (P23) C 2 1 2 1 3 A B A(P13) B(P23) P12 n C 2 1 2 1 3 两齿轮啮合，是高副接触；齿轮间的运动是连滚带滑 连滚带滑时，瞬心位 于过接触点的公法线 nn上。 高副的瞬心位置 1 2 Vk1k2 K n n 齿轮机构的瞬心P13 、 P12 、 P23 A(P13) B(P23) P12 n n C
33、2 1 2 1 3 三个构件，三个瞬心。 构件1与机架3的瞬心P13 ：转动副中心A点 构件2与机架3的瞬心P23 ：转动副中心B点 构件1与构件2的瞬心P12 ：在过接触点的公法线nn上； 具体位置如何确定？ 三心定理三心定理：作相对平面运动的三个构 件，共有三个瞬心，这三个瞬心位于 同一直线上。 对于不直接接触的各个构件，其瞬心 可以用三心定理来寻求。 齿轮机构的瞬心 P13 、 P23、 P12 A(P13) B(P23) P12 n n C 2 1 2 1 3 根据三心定理，构件1与构件2的瞬心P12与A、B共线。 而瞬心P12 在过接触点的公法线nn上； 即P12为AB与nn的交点。
34、 A(P13) B(P23) P12 n n C 2 1 2 1 3 速度瞬心处两刚体的运动速度相同（相对运动速度为零） 即： 2312 2312 2312131212 2 1 21 pp pp ppppp （14） 图1-23 o2 o1 1 2 齿廓1 齿廓2 可以推导出： 齿廓实现定角速比传 动的条件。 1 2 O1 O2 2 1 N2 N1 C 详见： wD4-2定速比.ppt 四、速度瞬心法在机构速度分析中的应用 a 在铰链四杆机构速度分析中的应用 图1-21 d 讲题1-14 n=4 PL=4 PH =0 F=1 c 在凸轮机构中的应用 图1-24 机械设计基础机械设计基础 第二章
35、第二章 平面连杆机构平面连杆机构 机械原理部分机械原理部分 第2章平面连杆机构 平面连杆机构是由许多构件用低 副(转动副和移动副) 连接组成的平 面机构。 平面连杆机构的应用: 应用实例：应用实例： 特征：有一作平面运动的构件特征：有一作平面运动的构件，称为连杆称为连杆。 特点：特点： 采用低副采用低副。面接触面接触、承载大承载大、便于润滑便于润滑、不易磨损不易磨损 形状简单形状简单、易加工易加工、容易获得较高的制造精度容易获得较高的制造精度。 改变杆的相对长度改变杆的相对长度，从动件运动规律不同从动件运动规律不同。 连杆曲线丰富连杆曲线丰富。可满足不同要求可满足不同要求。 定义：由低副定义：
36、由低副（转动转动、移动移动）连接组成的平面机构连接组成的平面机构。 21 连杆机构及其传动特点连杆机构及其传动特点 内燃机内燃机、鹤式吊鹤式吊、火车轮火车轮、手动冲床手动冲床、牛头刨床牛头刨床、椭椭 圆仪圆仪、机械手爪机械手爪、开窗户支撑开窗户支撑、公共汽车开关门公共汽车开关门、折折 叠伞叠伞、折叠床折叠床、 牙膏筒拔管机牙膏筒拔管机、单车制动操作机构等单车制动操作机构等。 颚式破碎机简图 F Fr F Fr Fr Fr Fr Fr 搅拌机 容器转动，拌搅头按某种轨迹运 动，以完成拌搅工作。 曲柄 连杆 摇杆 连杆曲线连杆 上点的轨迹 2-1铰链四杆机构的基本型式 和特性 铰链四杆机构全部用转
37、动副相连的 平面四杆机构。 其各构件的命名 见 图21. 1 2 3 4 1,3连架杆与机架相连的构件 机架相对固定的构件 连杆2作一般平面运动的构件 曲柄整周转动的连架杆 摇（摆）杆往复摆动的连架杆 一. 铰链四杆机构的基本型式 1.曲柄摇杆机构 2.双曲柄机构 3.双摇杆机构 曲柄整周转动的连架杆 摇（摆）杆往复摆动的连架杆 曲柄摇杆机构 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 A B C 1 2 4 3 D A B D C 1 2 4 3 雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构 曲柄主动曲柄主动 缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构 2 1 4 3 摇杆主动摇杆主动 3 1 2 4 实例： A B C D
38、 1 2 3 4 当两个连架杆AB 、CD均为曲柄时 双曲柄机构 2.2.双曲柄机构双曲柄机构 1) 定义:两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构。 2) 平行双曲柄机构平行双曲柄机构( (对边相等对边相等) )，是双曲柄机构 中应用较多的类型。 3) 转折点转折点( (运动不确定状态运动不确定状态) )：在以长边为机架 的平行双曲柄机构中，当四个铰链中心处于 同一直线上时，从动曲柄的回转方向可能不 再与主动曲柄转动方向相同，而是相反。 4) 转折点的消除方法。 图29、10。 1 4 2 3 1 3 Tu2-9-10 1 a d b a=c,b=d;平行双曲柄机构 c 1 3 两曲柄转向相同，且 1
39、=3 1 会出现另一种运动的可能 即将出现转折点! 平行双曲柄机构变成 反向双曲柄机构。 可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加 质量的惯性； 可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加 质量的惯性； 可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加 质量的惯性； 可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加 质量的惯性； 可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加 质量的惯性； 可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加 质量的惯性； 可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加 质量的惯性； 可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加 质量的惯性； 可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加 质量的惯性； 可用如
40、下方法解决： 2.加一辅助曲柄 Tu2-10 可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄 可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄 可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄 可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄 可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄 可用如下方法解决： 3，加一辅助连杆。 3.双摇杆机构 1 定义：两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。 2 双摇杆机构的应用： 港口起重机 C B A D E 实例： 鹤式吊鹤式吊 C B A D E 当两连架杆AB、CD均为摇杆时 双摇杆机构 鹤式吊鹤式吊 C B A D E 鹤式吊鹤式吊 C B A D E C B A D E C B A D E C B A D
41、 E C B A D E C B A D E C B A D E C B A D E C B A D E C B A D E C B E A D C B E1 A D C B E1 A D E2 C B E1 A D E2 E 3 C B E1 A D E2 E 3 E 4 C B E1 A D E2 E 3 E 4 E 5 C B E1 A D E2 E 3 E 4 E 5 E 6 C B E1 A D E2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 C B E1 A D E2 E 3 E 4 E 5 E 6 C B E1 A D E2 E 3 E 4 E 5 C B E1 A D E2 E 3 E 4 C B E1 A D E2 E 3 C B E1 A D E2 C B E1 A D 作者：潘存云教授 ( (1 1) ) 改变构件的形状和运动尺寸改变构件的形状和运动尺寸 偏心曲柄滑块机构偏心曲柄滑
