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1、会计学1清华大学清华大学(qn hu d xu)机械原理连杆机械原理连杆机构机构第一页，共92页。2.1平面连杆机构(jgu)的类型平面四杆机构(jgu)的基本形式4 机架(固定件)，1,3 连架杆，2 连杆(lin n)A,B,C,D 四个铰链第1页/共92页第二页，共92页。第2页/共92页第三页，共92页。1.1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构基本基本(jbn)(jbn)运动形式：运动形式：等速回转(huzhun)往复摆动特性（1）急回运动(yndng)行程速比系数K第3页/共92页第四页，共92页。2.2.双曲柄双曲柄(qbng)(qbng)机构机构运动形式运动形式主动件等速回转主动件等速回
2、转从动件变速回转从动件变速回转第4页/共92页第五页，共92页。例：惯性例：惯性(gunxng)筛筛机构机构第5页/共92页第六页，共92页。三杆共线时出现运动三杆共线时出现运动(yndng)不确定，怎不确定，怎么办？么办？特例特例(tl)(tl)：平行四边形机构：平行四边形机构第6页/共92页第七页，共92页。三杆共线时出现三杆共线时出现(chxin)运动不确定，运动不确定，怎么办？怎么办？第7页/共92页第八页，共92页。应用应用(yngyng)实例：实例：例例1 1：机车：机车(jch)(jch)驱动轮联动装置驱动轮联动装置第8页/共92页第九页，共92页。例例2 2：两错开排列：两错开
3、排列(pili)(pili)的平行四边形机构的平行四边形机构第9页/共92页第十页，共92页。例例3 3：反平行四边形机构：反平行四边形机构车门车门(chmn)(chmn)启闭机构启闭机构第10页/共92页第十一页，共92页。例例4：绘图仪：绘图仪第11页/共92页第十二页，共92页。3.3.双摇杆机构双摇杆机构运动运动(yndng)(yndng)形式形式两连架杆均为摇杆的机构两连架杆均为摇杆的机构第12页/共92页第十三页，共92页。例1：鹗式起重机第13页/共92页第十四页，共92页。例例2：飞机：飞机(fij)起落起落架机构架机构第14页/共92页第十五页，共92页。如何形成这三种如何形
4、成这三种如何形成这三种如何形成这三种(sn zh(sn zh n n)基本形式？基本形式？基本形式？基本形式？第15页/共92页第十六页，共92页。平面(pngmin)连杆机构的演化1.转动副转化为移动副当当CDCD趋于无穷大时，机构趋于无穷大时，机构(jgu)(jgu)变成了什么变成了什么样？样？第16页/共92页第十七页，共92页。（1）偏置(pin zh)曲柄滑块机构当当e=0e=0时，如何时，如何(rh)(rh)？第17页/共92页第十八页，共92页。思考：曲柄思考：曲柄(qbng)滑块滑块机构最大压力角的位置，机构最大压力角的位置，急回特性？急回特性？（2 2）对心曲柄）对心曲柄(q
5、bng)(qbng)滑块机构滑块机构当当BCBC时，曲柄时，曲柄(qbng)(qbng)滑块机构演化为什么机构滑块机构演化为什么机构？第18页/共92页第十九页，共92页。（3）正弦）正弦(zhngxin)机构机构第19页/共92页第二十页，共92页。2.2.选取不同构件选取不同构件(gujin)(gujin)为机架为机架（1 1）导杆机构）导杆机构导杆机构导杆机构(jgu)(jgu)第20页/共92页第二十一页，共92页。转动转动转动转动(zhun dng)(zhun dng)导杆机构导杆机构导杆机构导杆机构导杆机构(jgu)中，传动角=？第21页/共92页第二十二页，共92页。摇块机构摇块
6、机构(jgu)（2 2）摇块机构）摇块机构(jgu)(jgu)与定块机构与定块机构(jgu)(jgu)1 1）摇块机构）摇块机构(jgu)(jgu)第22页/共92页第二十三页，共92页。2）定块机构(jgu)（移动导杆机构(jgu)）第23页/共92页第二十四页，共92页。例例1：牛头刨床：牛头刨床(ni tu po chun)qq急回运动(yndng)？qq机构类型？第24页/共92页第二十五页，共92页。例例例例2 2：转缸式径向：转缸式径向：转缸式径向：转缸式径向(jn(jn xin xin)柱塞泵柱塞泵柱塞泵柱塞泵n n机构(jgu)类型？第25页/共92页第二十六页，共92页。例例
7、例例3 3：自动货车翻斗：自动货车翻斗：自动货车翻斗：自动货车翻斗(fn du)(fn du)机构机构机构机构机构(jgu)类型？第26页/共92页第二十七页，共92页。3.3.变换构件的形态变换构件的形态变换构件的形态变换构件的形态 摆动摆动摆动摆动(b(b idng)idng)导杆机构导杆机构导杆机构导杆机构第27页/共92页第二十八页，共92页。4.扩大扩大(kud)运动副尺运动副尺寸寸偏心轮机构(jgu)第28页/共92页第二十九页，共92页。特点(tdin)：小行程大出力第29页/共92页第三十页，共92页。多杆机构多杆机构 实际实际(shj)应用中，单个应用中，单个的四杆机构很的四
8、杆机构很难满足运动的难满足运动的要求，往往是要求，往往是多个机构的组多个机构的组合。合。例：牛头刨床例：牛头刨床(ni tu(ni tu po chun)po chun)第30页/共92页第三十一页，共92页。2.2 2.2 平面连杆机构的工作平面连杆机构的工作平面连杆机构的工作平面连杆机构的工作(gngzu)(gngzu)特性特性特性特性运动特性运动特性运动特性运动特性1.1.转动副为整转副的条件转动副为整转副的条件转动副为整转副的条件转动副为整转副的条件 把构件用铰链或销轴联接，使两构件能相互运动，形成动把构件用铰链或销轴联接，使两构件能相互运动，形成动把构件用铰链或销轴联接，使两构件能相
9、互运动，形成动把构件用铰链或销轴联接，使两构件能相互运动，形成动联接（运动副）联接（运动副）联接（运动副）联接（运动副）回转副回转副回转副回转副 能够相互能够相互(xingh)(xingh)回转一回转一整周的回转副叫整周的回转副叫整转副整转副第31页/共92页第三十二页，共92页。第32页/共92页第三十三页，共92页。(1)(1)构成整转副的两个构件构成整转副的两个构件(gujin)(gujin)中，必有一个最中，必有一个最短杆；短杆；(2)(2)最短杆与最长杆杆长之和最短杆与最长杆杆长之和其余两杆之和。其余两杆之和。推论：推论：(1)(1)若若A A是整转副，是整转副，B B必定是整转副；
10、必定是整转副；(2)(2)具有两个整转副的构件必为最短杆，并满足杆长和条件；具有两个整转副的构件必为最短杆，并满足杆长和条件；(3)CD(3)CD不是整转副；不是整转副；(4)(4)整转副条件不满足时，机构整转副条件不满足时，机构(jgu)(jgu)总的各构件只能摆动。总的各构件只能摆动。第33页/共92页第三十四页，共92页。曲柄存在曲柄存在(cnzi)条件条件整转副？整转副？机架？机架？第34页/共92页第三十五页，共92页。行程速度(sd)变化系数：极位夹角(ji jio)：2.2.急回运动急回运动(yndng)(yndng)特性特性第35页/共92页第三十六页，共92页。K 由工作由工
11、作(gngzu)要求提出要求提出思考：能否实现 K=1?以摇杆为主动件时，vm1=vm2,曲柄的运动？3.运动的连续性在设计机构时,必须(bx)检查所设计的机构是否满足运动连续性的要求第36页/共92页第三十七页，共92页。传力特性传力特性(txng)1.压力角与传动角压力角与传动角 从动件受到驱动力的问从动件受到驱动力的问题题第37页/共92页第三十八页，共92页。条件条件条件条件(tiojin)(tiojin)：不计摩擦力：不计摩擦力：不计摩擦力：不计摩擦力当计摩擦力时，当计摩擦力时，当计摩擦力时，当计摩擦力时，90 90时卡死（自锁）时卡死（自锁）时卡死（自锁）时卡死（自锁）qq传动(c
12、hundng)角=90-角度按锐角计第38页/共92页第三十九页，共92页。为了为了(wi le)防止机构卡防止机构卡死：死：=40，高速和大功，高速和大功率率=50 仪表机构仪表机构可小些可小些思考(sko):（1）太小怎么办？（2）与各杆长之间的关系？第39页/共92页第四十页，共92页。2.2.死点死点死点死点(s(s di di n)n)位置位置位置位置第40页/共92页第四十一页，共92页。第41页/共92页第四十二页，共92页。摇杆为主动件，曲柄与摇杆为主动件，曲柄与连杆重合时，运动连杆重合时，运动(yndng)不确定不确定qq=0或=180 qq例：缝纫机主轴(zhzhu)传动机
13、构死点位置：出现踏不动或倒转(dozhun)现象第42页/共92页第四十三页，共92页。对从动件施加外力；对从动件施加外力；利用利用(lyng)(lyng)从动件本身的惯性或在从动件上加装飞轮从动件本身的惯性或在从动件上加装飞轮(缝纫机，单缸柴油机缝纫机，单缸柴油机)；采用多组同样的机构联动和错开死点位置（蒸汽机车）。采用多组同样的机构联动和错开死点位置（蒸汽机车）。通过(tnggu)死点位置的措施：第43页/共92页第四十四页，共92页。蒸汽机车车轮蒸汽机车车轮蒸汽机车车轮蒸汽机车车轮(ch ln)(ch ln)联动机构联动机构联动机构联动机构第44页/共92页第四十五页，共92页。第45页
14、/共92页第四十六页，共92页。死点位置死点位置死点位置死点位置(wi zhi)(wi zhi)的利用：夹具的利用：夹具的利用：夹具的利用：夹具工件(gngjin)厚度有误差怎么办？第46页/共92页第四十七页，共92页。飞机飞机飞机飞机(fij)(fij)起落架机构：起落架机构：起落架机构：起落架机构：第47页/共92页第四十八页，共92页。2.4 2.4 平面连杆机构的运动分析平面连杆机构的运动分析 分析机构的位移（包括轨迹）、速度和加速度分析机构的位移（包括轨迹）、速度和加速度等运动情况等运动情况目的：为机械运动和动力目的：为机械运动和动力(dngl)(dngl)性能研究提供必性能研究提
15、供必要的依据。要的依据。位移位移速度速度加速度加速度方法：方法：图解法：简单方便，但精度有限。图解法：简单方便，但精度有限。解析法：计算精度高，但数学模型繁杂，计算工作解析法：计算精度高，但数学模型繁杂，计算工作量大。量大。第48页/共92页第四十九页，共92页。瞬心法及其应用瞬心法及其应用1.1.速度瞬心速度瞬心 相互作平面相对运动的两构件上在任意瞬时其相互作平面相对运动的两构件上在任意瞬时其相对速度为零的重合相对速度为零的重合(chngh)(chngh)点点速度瞬心速度瞬心(1)(1)绝对瞬心与相对瞬心绝对瞬心与相对瞬心若构件若构件1 1不动时，不动时，为绝对瞬心，为绝对瞬心，否则，否则，
16、为相对瞬心。为相对瞬心。第49页/共92页第五十页，共92页。2.2.机构中瞬心的数目机构中瞬心的数目n n个构件组成的机构：个构件组成的机构：3.3.机构中瞬心位置的确定机构中瞬心位置的确定(1)(1)通过通过(tnggu)(tnggu)运动副直接相联的两构件的瞬心运动副直接相联的两构件的瞬心1)1)转动副相联转动副相联 绝对瞬心绝对瞬心 相对瞬相对瞬心心第50页/共92页第五十一页，共92页。2)2)移动副相联移动副相联 3)3)平面平面(pngmin)(pngmin)高副相联高副相联 纯滚动纯滚动 接触点接触点M M 滚动滚动+滑动滑动 公法线公法线nnnn上上 第51页/共92页第五十
17、二页，共92页。(2)(2)不直接相联的两构件的瞬心不直接相联的两构件的瞬心三心定理：三个作平面平行运动的构件共有三心定理：三个作平面平行运动的构件共有三个瞬心，且位于三个瞬心，且位于(wiy)(wiy)同一直线上。即瞬心同一直线上。即瞬心与与 、位于位于(wiy)(wiy)同一直线上。同一直线上。第52页/共92页第五十三页，共92页。4.4.瞬心在速度分析瞬心在速度分析(fnx)(fnx)中的应用中的应用已知：已知：和长度比例和长度比例求：求：、和和 第53页/共92页第五十四页，共92页。为构件为构件2 2和和4 4的瞬心，则：的瞬心，则：结论：结论：传动比等于两构件的绝对传动比等于两构
18、件的绝对(judu)(judu)瞬心至其相对瞬心距离的瞬心至其相对瞬心距离的反比。反比。传动比第54页/共92页第五十五页，共92页。推广推广(tugung)(tugung)：第55页/共92页第五十六页，共92页。C C点的速度点的速度(sd)(sd)即为瞬心即为瞬心 的速度的速度(sd)(sd)第56页/共92页第五十七页，共92页。杆组法及其应用杆组法及其应用(yngyng)(yngyng)（自学）（自学）1.1.杆组法杆组法2.2.杆组法在运动分析中的应用杆组法在运动分析中的应用(yngyng)(yngyng)第57页/共92页第五十八页，共92页。2.5 2.5 平面连杆机构的运动设
19、计平面连杆机构的运动设计基本问题基本问题(wnt)(wnt)及方法及方法1.1.设计的基本问题设计的基本问题(wnt)(wnt)实现刚体预定位置的设计实现刚体预定位置的设计第58页/共92页第五十九页，共92页。qq实现预定运动实现预定运动(yndng)(yndng)规律的设计规律的设计qq实现预定轨迹的设计实现预定轨迹的设计第59页/共92页第六十页，共92页。2.设计的基本(jbn)方法图解法解析法实验法设计时选用哪种方法应视具体情况而定第60页/共92页第六十一页，共92页。急回机构的设计急回机构的设计(shj)(shj)问题：已知行程速比系数问题：已知行程速比系数K K，摇杆长度，摇杆
20、长度l3l3，摆角，摆角第61页/共92页第六十二页，共92页。设计过程设计过程求极位夹角求极位夹角(ji ji(ji ji o)o)确定确定DD，C1C1，C2C2的位置的位置第62页/共92页第六十三页，共92页。qq求曲柄转轴(zhunzhu)A的位置第63页/共92页第六十四页，共92页。qq求曲柄长度(chngd)即确定B点的位置第64页/共92页第六十五页，共92页。qq设计结果qq曲柄滑块机构(jgu)的设计方法？第65页/共92页第六十六页，共92页。刚体导引机构的设计工作要求连杆(lin n)能通过三个位置，设计能实现以上要求的连杆(lin n)机构第66页/共92页第六十七
21、页，共92页。qq假设(jish)四杆机构已经设计完成如下：第67页/共92页第六十八页，共92页。qq选定铰链选定铰链B B、C C的位置的位置(wi zhi)(wi zhi)，确定连杆，确定连杆BCBC的长度的长度第68页/共92页第六十九页，共92页。qq求铰链(jiolin)A、D的位置第69页/共92页第七十页，共92页。qq连接连接(linji)AB1C1D(linji)AB1C1D即为所求四杆机构即为所求四杆机构第70页/共92页第七十一页，共92页。讨论：连杆上B、C位置要根据实际需要确定，所以，满足以上设计命题的解有无穷多个(du)；A、D点重合的问题？已知连杆的两个位置或更
22、多的位置？第71页/共92页第七十二页，共92页。函数生成机构的设计 已知四杆机构中两固定铰链(jiolin)A、D的位置，要求所设计的四杆机构两连架杆的转角能实现三组对应关系。第72页/共92页第七十三页，共92页。1.图解法(刚化反转法)以AD为机架时，观察(gunch)到ABCD的两个位置图以CD为机架时，观察(gunch)到ABCD的两个位置图 第73页/共92页第七十四页，共92页。第74页/共92页第七十五页，共92页。以以DFDF为机架时，连杆为机架时，连杆AEAE的相对的相对(xingdu)(xingdu)位置位置 AE上选定B铰链，DF为机架，I位置(wi zhi)为参考位置
23、(wi zhi)。第75页/共92页第七十六页，共92页。用刚化反转用刚化反转(fn zhun)(fn zhun)法求法求 的转位点的转位点 作 及 的中垂线，其交点(jiodin)为所求铰链点 第76页/共92页第七十七页，共92页。即为所求铰链四杆机构讨论(toln)：AB杆的长度，无穷多解。第77页/共92页第七十八页，共92页。2.2.解析法解析法(按两连架杆预定的对应位置按两连架杆预定的对应位置(wi zhi)(wi zhi)来设计来设计)自学自学3.3.解析法解析法(按给定的函数要求来设计按给定的函数要求来设计)自学自学 第78页/共92页第七十九页，共92页。按给定(i dn)轨
24、迹设计连杆曲线：连杆上任意点的轨迹是一个封闭曲线第79页/共92页第八十页，共92页。1.解析法（略）2.图谱法简介轨迹形状相同或相似的连杆曲线相应的各构件的相对(xingdu)长度比例放大(或缩小)第80页/共92页第八十一页，共92页。3.实验法 设计一个四杆机构(jgu)，使其连杆上一点M的轨迹与给定轨迹近似。构件AB为长度可调的构件，构件BC为具有若干(rugn)分支杆的构件，其各分支杆不仅长度可调，且相互之间的夹角也可调。第81页/共92页第八十二页，共92页。若在这些曲线中找到直线或近似直线的轨迹，则所若在这些曲线中找到直线或近似直线的轨迹，则所求的四杆机构求的四杆机构(jgu)(
25、jgu)为曲柄滑块机构为曲柄滑块机构(jgu)(jgu)。第82页/共92页第八十三页，共92页。2.6 2.6 空间连杆机构空间连杆机构(jgu)(jgu)简介简介空间机构空间机构(jgu)(jgu)的运动副的运动副第83页/共92页第八十四页，共92页。qq球面球面(qimin)(qimin)运运动副动副S Sq柱面运动(yndng)副Cq球销运动(yndng)副Sq移动运动副Pq螺旋运动副Hq转动运动副R第84页/共92页第八十五页，共92页。2.2.空间空间(kngjin)(kngjin)连杆机连杆机构构qRSSRqRSSPqPRSRq球面(qimin)4R第85页/共92页第八十六页
26、，共92页。qq空间连杆机构有许多特点，可以实现平面连杆机构难以空间连杆机构有许多特点，可以实现平面连杆机构难以实现或根本无法实现的运动，因此在工程实际中也得到实现或根本无法实现的运动，因此在工程实际中也得到了较多的应用。了较多的应用。qq张启先编著，空间机构的分析与综合张启先编著，空间机构的分析与综合(上上)，北京，北京(bi jn)(bi jn)：机械工业出版社，：机械工业出版社，19841984qq谢存禧等编著，空间机构设计，谢存禧等编著，空间机构设计，qq 上海：上海科学技术出版社上海：上海科学技术出版社第86页/共92页第八十七页，共92页。本章总结1.重点内容(1)掌握铰链四杆机构
27、的三种(sn zhn)基本形式及其演 化形式机构简图，运动形式第87页/共92页第八十八页，共92页。基本特性运动特性：急回运动，死点位置与运动不确定性及克服的办法。传动特性：压力角或传动角与自锁。重点：曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构，其它都可演化而来。了解演化方法有助于理解(lji)。两个基本规律：同一曲柄摇杆机构同一曲柄摇杆机构(jgu)(jgu)或曲柄滑块机构或曲柄滑块机构(jgu)(jgu)，通，通过改变机架和各杆长度可得其它机构过改变机架和各杆长度可得其它机构(jgu)(jgu)；第88页/共92页第八十九页，共92页。整整转转副副存存在在(cnzi)(cnzi)的的条条件件，整整转转副
28、副存存在在(cnzi)(cnzi)与与否否与与机机架架无无关关，曲曲柄柄存存在在(cnzi)(cnzi)与与否否不不仅仅与与整整转转副有关，还与机架有关。副有关，还与机架有关。q注重实际(shj)应用，逐渐学会自己分析。q(2)运动设计(图解法)q已知Kq已知连杆位置第89页/共92页第九十页，共92页。2.设计中应注意的问题(1)计算机构(jgu)的自由度；(2)传动角和自锁；(3)死点位置的克服与利用；(4)运动不确定性的克服；(5)是否有曲柄和急回运动的要求；(6)动态空间与轨迹干涉；(7)调节（如：杆长调节）。第90页/共92页第九十一页，共92页。qq本章(bn zhn)习题(第2周)：2.2，2.5qq_qq本章(bn zhn)习题(第4周)：2.13，2.16，2.19第91页/共92页第九十二页，共92页。