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1、本章教学目标第 8章 平面连杆机构及其设计了解平面连杆机构的组成及其主要优缺点;了解平面连杆机构的基本形式及其演化和应用；明确四杆机构曲柄存在条件和机构急回运动及行程速比系数等概念；对传动角、死点、运动连续性等有明确的概念；了解平面四杆机构设计的基本问题，掌握根据具体设计条件和实际需要设计平面四杆机构的方法。本讲教学目标第1页/共25页 8-1 连杆机构及其传动特点一、何谓连杆机构连杆机构由若干个构件通过低副连接而组成，又称为低副机构。共同特点：原动件的运动经过不与机架直接相连的中间构件传递到从动件上。中间构件称为连杆。连杆机构根据各构件间的相对运动是平面还是空间运动分为空间连杆机构平面连杆机
2、构构件多呈杆状简称为杆根据杆数命名：四杆机构动画动画动画第2页/共25页六杆机构四杆机构ABCD四杆机构DEF四杆机构应用非常广泛，且是多杆机构的基础着重讨论第3页/共25页优点：连杆机构为低副机构，运动副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击；运动副元素的几何形状多为平面或圆柱面，便于加工制造；在原动件运动规律不变情况下，通过改变各构件的相对长度可以使从动件得到不同的运动规律；可以连杆曲线可以满足不同运动轨迹的设计要求；缺点：由于运动积累误差较大，因而影响传动精度；由于惯性力不好平衡而不适于高速传动；设计方法比较复杂。二、连杆机构的特点第4页/共25页8-2 平面四杆机构的类型及应用一、平面四
3、杆机构的基本型式基本型式铰链四杆机构ABCD连架杆连架杆连杆曲柄：能作整周回转的连架杆。摇杆：只能在一定范围内摇动的连架杆；周转副：组成转动副的两构件能整周相对转动；摆转副：不能作整周相对转动的转动副。曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构运动副全为转动副。动画演示第5页/共25页曲柄摇杆机构铰链四杆机构中，若其两个连架杆一为曲柄，一为摇杆，则此四杆机构称为曲柄摇杆机构。应用：雷达天线俯仰机构动画缝纫机脚踏板机构动画第6页/共25页在铰链四杆机构中，若其两个连架杆都是曲柄，则称为双曲柄机构。双曲柄机构惯性筛机构平行四边形机构：指相对两杆平行且相等的双曲柄机构。平行四边形机构特性：两曲柄同速同向转动连
4、杆作平动第7页/共25页平行四边形机构的应用实例车轮动画机车车轮联动机构播种机料斗机构升降机构升降机构动画第8页/共25页逆平行（反平行）四边形机构：指两相对杆长相等但不平行的双曲柄机构应用实例车门开闭机构动画第9页/共25页双摇杆机构铰链四杆机构若两连架杆都是摇杆，则称其为双摇杆机构。应用实例等腰梯形机构：指两摇杆长相等的双摇杆机构。应用实例汽车前轮转向机构造型机翻箱机构动画第10页/共25页二、平面四杆机构的演化型式改变构件的形状和运动尺寸变摇杆为滑块机构演化动画摇杆尺寸为无穷大曲线导轨曲柄滑块机构曲柄摇杆机构偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构e=0动画动画第11页/共25页对心曲柄滑块机构
5、变连杆为滑块正弦机构双滑块机构连杆尺寸为无穷大从动件3的位移与原动件1的转角成正比：移动副可认为是回转中心在无穷远处的转动副演化而来二、平面四杆机构的演化型式第12页/共25页改变运动副的尺寸偏心轮机构曲柄滑块机构当曲柄AB的尺寸较小时，由于结构需要，常将曲柄作成偏心轮。几何中心与回转中心间的距离称为偏心距，等于曲柄长。转动副B的半径扩大超过曲柄长二、平面四杆机构的演化型式动画第13页/共25页通过选用不同构件为机架导杆机构导杆机构应用实例小型刨床牛头刨床二、平面四杆机构的演化型式回转导杆机构：指导杆能作整周转动的导杆机构；摆动导杆机构：指导杆只能在一定的角度内摆动的导杆机构。动画动画动画第1
6、4页/共25页曲柄摇块机构定块机构卡车车厢举升机构手摇唧筒选运动链中不同构件为机架得不同机构的方法称为机构的倒置二、平面四杆机构的演化型式动画动画第15页/共25页运动副元素的逆换对于移动副，将运动副两元素的包容关系进行逆换，并不影响两构件之间的相对运动。摆动导杆机构构件2包容构件3构件3包容构件2曲柄摇块机构二、平面四杆机构的演化型式第16页/共25页 8-3平面四杆机构的基本知识一、平面四杆机构有曲柄的条件分析：构件AB要为曲柄，则转动副A应为周转副；为此AB杆应能占据整周中的任何位置；因此AB杆应能占据与AD共线的位置AB及AB。由DB C由DBC两两相加第17页/共25页结论：转动副A
7、成为周转副的条件：1)最短杆长度+最长杆长度其余两杆长度之和杆长条件2)组成该周转副的两杆中必有一杆是最短杆。推论当机构尺寸满足杆长条件时，最短杆两端的转动副均为周转副；其余转动副为摆转副。平面四杆机构有曲柄的条件机构尺寸满足杆长条件，且最短杆为机架或连架杆。一、平面四杆机构有曲柄的条件（续）第18页/共25页例：图示机构尺寸满足杆长条件，当取不同构件为机架时各得什么机构？取最短杆相邻的构件为机架得曲柄摇杆机构最短杆为机架得双曲柄机构取最短杆对边为机架得双摇杆机构一、平面四杆机构有曲柄的条件（续）第19页/共25页注意：如果四杆机构不满足杆长条件，则不论取哪个构件为机架，均为双摇杆机构。思考题
8、：曲柄滑块机构和导杆机构有曲柄的条件是什么？风扇摇头机构满足杆长条件的双摇杆机构的应用实例：一、平面四杆机构有曲柄的条件（续）动画第20页/共25页二、急回运动和行程速比系数1.机构极位：曲柄回转一周，与连杆两次共线，此时摇杆分别处于两极限位置，称为机构极位。2.极位夹角：机构在两个极位时，原动件所处两个位置之间所夹的锐角称为极位夹角。3.急回运动：动画演示曲柄等速转动情况下，摇杆往复摆动的平均速度一快一慢，机构的这种运动性质称为急回运动。摇杆C点平均速度第21页/共25页4.行程速比系数K为表明急回运动程度，用反正行程速比系数K来衡量：q q角愈大，K值愈大，急回运动性质愈显著。二、急回运动和行程速比系数（续）对心曲柄滑块机构=0=0，没有急回运动偏置曲柄滑块机构 0，有急回运动第22页/共25页摆动导杆机构的急回运动机构急回的作用：节省空回时间，提高工作效率。注意：急回具有方向性二、急回运动和行程速比系数（续）K=1的曲柄摇杆机构第23页/共25页5.压力角和传动角压力角变化动画压力角变化动画6.死点压力角和传动角死点压紧工件飞机起落架第24页/共25页感谢您的观看！第25页/共25页