铰链四杆机构

3.1平面连杆机构3.2凸轮机构3.3螺旋机构3.4间歇运动机构基本要求:掌握常用运动机构的基本类型，分析其基本工作原理。会分析常用运动机构的基本特性和运动规律，及其工程应用，并会进行简单的基本计算。能用图解法进行常用机构的基本设计，能选择和确定相应结构及材料。机械设计基础——平面连杆机构机架——固定不动的构件连杆——不直接与机架铰接的构件连架杆——与机架直接铰接的构件曲柄：作整周转动摇杆：只能作往复摆动3.1平面连杆机构3.1.1铰链四杆机构的组成和基本类型平面连杆机构：由若干构件用低副（转动副和移动副）连接组成的平面机构。铰链四杆机构：构件间的连接都是转动副的平面四杆机构。在铰链四杆机构中，一个连架杆为曲柄，另一个连架杆为摇杆的机构。1.曲柄摇杆机构BACD曲柄摇杆机构的作用：将转动转换成摆动，或是将摆动转换成转动。机械设计基础——平面连杆机构应用——搅拌机、雷达、缝纫机脚踏板等。曲柄为主动件搅拌机摇杆为主动件缝纫机脚踏板机构机械设计基础——平面连杆机构两个连架杆均为曲柄的铰链四杆机构。应用惯性筛应用——惯性筛2.双曲柄机构机械设计基础——平面连杆机构应用——机车车轮、天平平行双曲柄机构——相对的两杆长度分别相等的双曲柄机构。特点：两曲柄转向相同转速相等，连杆作平动。机械设计基础——平面连杆机构反平行双曲柄机构——两曲柄转向相反、转速不等的双曲柄机构应用——公交车门启闭机构机械设计基础——平面连杆机构两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。应用——鹤式起重机、飞机起落架等机械设计基础——平面连杆机构2.双摇杆机构1）连架杆与机架中必有一个最短杆2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。1.铰链四杆机构曲柄存在的条件机械设计基础——平面连杆机构3.1.2铰链四杆机构基本类型的判别1）连架杆为最短杆——曲柄摇杆机构2）机架为最短杆——双曲柄机构3）连杆为最短杆——双摇杆机构铰链四杆机构，如果存在曲柄，那么取不同的杆件为机架，得到不同的机构。机械设计基础——平面连杆机构曲柄摇杆机构偏置曲柄滑块机构曲柄曲线滑块机构小结：曲柄摇杆机构曲柄滑块机构取CD无限长并用滑块C代替对心曲柄滑块机构机械设计基础——平面连杆机构3.1.3铰链四杆机构的演化曲柄为主动件：应用于滚轮送料机、冲压机等。滑块为主动件：应用于内燃机气缸等。内燃机1.曲柄滑块机构机械设计基础——平面连杆机构偏心轮：几何中心与回转中心不重合的轮子剪床应用——受力较大且滑块行程较小的冲床、鄂式破碎机等。机械设计基础——平面连杆机构2.偏心轮机构1）转动导杆机构应用——小型牛头刨床转动导杆机构小型牛头刨床机械设计基础——平面连杆机构3.导杆机构连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构。2）摆动导杆机构：导杆做定轴摆动的导杆机构。应用——牛头刨床刨刀切削机构机械设计基础——平面连杆机构3）曲柄摇块机构：一连架杆为曲柄，另一连架杆为块状，且只能作定轴往复摆动的机构。曲柄摇块机构应用——自卸汽车卸料机构自卸汽车机械设计基础——平面连杆机构4）移动导杆机构(定块机构）:以曲柄滑块机构中的滑块作为机架，原机架在固定滑块中移动的机构。移动导杆机构应用：手动抽水机手动压水机机械设计基础——平面连杆机构取不同构件作机架，可以得到不同的机构曲柄滑块机构转动导杆机构曲柄摇块机构移动导杆机构摆动导杆机构小结：导杆机构的演化机械设计基础——平面连杆机构极位夹角——曲柄摇杆机构中，当从动摇杆处于左、右两极限位置时，主动曲柄两位置所夹的锐角θ。摇杆的摆角——从动摇杆两极限位置间的夹角ψ。1.传动特性机械设计基础——平面连杆机构3.1.4四杆机构的基本特性180180212112121212tttCCtCCvvK急回特性——当曲柄等速转动时，作往复摆动的摇杆在空回程的平均速度大于工作行程的平均速度的运动特性。行程速比系数K——机构的从动件在正反行程的平均速度之比11180KK压力角α——从动件受力方向与受力点线速度方向之间所夹的锐角传动角γ——压力角的余角1）压力角α和传动角γmin如何确定γmin？设计条件机械设计基础——平面连杆机构2传力特性铰链四杆机构2）止点位置当压力角α=90°（或γ=0°），对从动件的作用力或力矩为零，不能驱动从动件运动的位置，也称死点位置。顺利通过死点位置的措施：①利用系统的惯性；②多组错列缝纫机踏板机构——利用惯性机械设计基础——平面连杆机构蒸汽机车驱动轮联动机构——利用机构错位排列死点特性的利用快速夹具飞机起落架机械设计基础——平面连杆机构3.1.5平面四杆机构的设计机械设计基础——平面连杆机构1.选定长度比例尺u12.按照给定的连杆长度做出连杆的两个已知位置B1C1，B2C23.作B1B2的中垂线b12和C1C2的中垂线c12给定三个连杆位置如何做？1.按给定连杆的位置设计四杆机构常用设计步骤2连杆位置设计B1C1B2C2b12c12AD无穷多解机械设计基础——平面连杆机构1.按实际需要给定行程速比K的数值2.算出极位夹角θ3.根据机构在极限位置时的几何关系，结合有关辅助条件来确定机构运动简图的尺寸参数。2.按给定的行程速比变化系数K设计四杆机构常用设计步骤机械设计基础——平面连杆机构1.曲柄摇杆机构设计已知CD杆长，摆角φ及K，设计此机构。φθθ90°-θPDAC1C21）计算θ，θ＝180°(K-1)/(K+1);2）任取一点D，以CD为腰长作等腰三角形，夹角为φ;3）作C2P⊥C1C2，作C1P使∠C2C1P=90－θ,交于P;4）作△PC1C2的外接圆，则A点必在此圆上。5）根据题意，选定A，则AC1=AB+BC,AC2=BC-AB因此：曲柄AB=(AC1－AC2)/2，连杆BC=(AC1+AC2)/2机械设计基础——平面连杆机构曲柄摇杆设计机械设计基础——平面连杆机构2.曲柄滑块机构设计曲柄滑块设计机械设计基础——平面连杆机构相关知识分析：由于θ与导杆摆角φ相等，设计此机构时，仅需要确定曲柄a。①计算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任选D作∠mDn＝φ＝θ，并作角平分线;③取A点，使得AD=d,a=dsin(φ/2)。已知：机架长度d，K，设计此机构。3.导杆机构设计ADθφ=θmnφ=θDAd设计步骤机械设计基础——平面连杆机构已知牛头刨床摆动导杆机构，机架LAD=500mm，行程速比系数K=1.5，设计此摆动导杆机构。设计步骤1）计算极位夹角：3615.115.11801K1180K2）计算导杆摆角ψ：由平面几何知识可知极位夹角与导杆摆角相等，即36机械设计基础——平面连杆机构3）确定曲柄的回转中心任取一点作为固定铰链中心A，作,并作其角平分线。再由A点起在其上按作图比例尺截取AB，则得另一固定铰链中心B，即为曲柄的回转中心。21ACCL4）确定曲柄的长度过点B作导杆两极限位置、的垂线、,量取或长度，按照比例尺可得曲柄的长度LBC。1AC2AC2BC1BC2BC1BCL导杆机构设计任务小结设计牛头刨床摆动导杆机构平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的演化形式平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的设计曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构急回特性死点位置方法、步骤曲柄滑块机构曲柄摇块机构转动导杆机构转动导杆机构摆动导杆机构移动导杆机构