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1、会计学1机械设计基础朱龙英平面连杆机构机械设计基础朱龙英平面连杆机构2023/5/121、特点、特点优点：(1)面接触，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传递动力大(2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制(4)可实现转动、移动等基本运动规律和运动轨迹二、平面连杆机构的特点和应用二、平面连杆机构的特点和应用2-1 概述概述1、连杆机构连杆机构：构件全部用低副低副联接而成的机构（低副机构）2、平面连杆机构平面连杆机构3、铰链四杆机构铰链四杆机构一、概念一、概念缺点：(1)低副中存在间隙，精度低(2)不容易实现精确复杂的运动规律第1页/共60页2023/5
2、/132、应用：、应用：雷达天线俯仰角调整机构摄影车升降机构摇头风扇传动机构雷达天线俯仰角调整机构摄影车升降机构摇头风扇传动机构第2页/共60页2023/5/14机械式转向系机械式转向系第3页/共60页2023/5/15机车车轮的联动机构机车车轮的联动机构 机车车轮联动机构机车车轮联动机构第4页/共60页2023/5/162-2 2-2 铰链四杆机构的类型、应用及其演化铰链四杆机构的类型、应用及其演化铰链四杆机构的类型、应用及其演化铰链四杆机构的类型、应用及其演化名词：机架机架、连架杆连架杆（曲柄曲柄、摇杆）摇杆）、连杆连杆第5页/共60页2023/5/17第6页/共60页2023/5/18。
3、名词：导杆（导杆（作为其他构件的移动导轨，并与机架有相对运动）作为其他构件的移动导轨，并与机架有相对运动）第7页/共60页2023/5/19(一一)曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 特点特点：两连架杆一个是曲柄曲柄（整周转）；一个是摇杆摇杆（摆动）一一、铰链四杆机构的基本型式铰链四杆机构的基本型式第8页/共60页2023/5/110应用应用：雷雷 达达 缝纫机缝纫机第9页/共60页2023/5/111第10页/共60页2023/5/112(二二)双曲柄机构双曲柄机构 特点特点：两连架杆都是曲柄（整周转）主动曲柄匀速转，从动曲柄变速转第11页/共60页2023/5/113(三三)双摇杆机构双摇杆机构 特
4、点特点：两连架杆都是摇杆（摆动）飞机起落架（实景）飞机起落架（实景）第12页/共60页2023/5/114鹤式起重机鹤式起重机第13页/共60页2023/5/115第14页/共60页2023/5/116第15页/共60页2023/5/117二二、铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化转动副演化方法演化方法选取不同构件作为机架移动副（滑块四杆机构）扩大转动副（一）取不同构件为机架（一）取不同构件为机架类型类型:对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构L1L11 1、曲柄滑块机构曲柄滑块机构eL2L2第16页/共60页2023/5/1182 2、导杆机构导杆机构(1)(1)
5、演化过程演化过程对心曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。第17页/共60页2023/5/119(2)(2)类型类型转动导杆机构 摆动导杆机构移动导杆机构L1L2 L L1 1L2：机架长度，:曲柄长度第18页/共60页2023/5/120(3)(3)应用应用牛头刨床机构 简易刨床缝纫机刺布机构第19页/共60页2023/5/121第20页/共60页2023/5/1223 3、摇块机构摇块机构(1)演化过程曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。第21页/共60页2023/5/123(2)应用泵泵第22页/共60页2023/5/1244 4、定块机构定块机构(1)
6、演化过程曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成定块机构。第23页/共60页2023/5/125(2)(2)应用应用移动导杆机构移动导杆机构 第24页/共60页2023/5/126第25页/共60页2023/5/1271 1、铰链四杆机构中一个转动副转化为移动副铰链四杆机构中一个转动副转化为移动副（二）转动副变移动副（二）转动副变移动副第26页/共60页2023/5/128e类型类型:对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构：对心曲柄滑块机构：L1L2 行程行程S=2LS=2L1 1偏置曲柄滑块机构：偏置曲柄滑块机构：e L(Lmax+Lmin L
7、(其余两杆长度之和其余两杆长度之和)时，时，或者最短杆是连杆时，或者最短杆是连杆时，结论结论：为为双摇杆机构双摇杆机构第36页/共60页2023/5/138ACBD第37页/共60页2023/5/139第38页/共60页2023/5/140第39页/共60页2023/5/141n当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有急回特性急回特性。二、二、急回特性急回特性第40页/共60页2023/5/142n n极位夹角：极位夹角：极位夹角：极位夹角：（固定铰链固定铰链固定铰链固定铰链A A A A相对活动铰链相对活动铰链相对活动铰链相对活动铰
8、链C C C C两个极限位置的夹角）两个极限位置的夹角）两个极限位置的夹角）两个极限位置的夹角）n n急回特性分析：急回特性分析：急回特性分析：急回特性分析：设设设设 1 1=C C，行程与回程所用时间分别为行程与回程所用时间分别为行程与回程所用时间分别为行程与回程所用时间分别为t t1 1和和和和t t2 2，1 1=1 1 t t1 1=180=1800 0+2 2=1 1 t t2 2=180=1800 0-t t1 1 t t2 2,v,v2 2 v v1 1n n行程速比系数行程速比系数行程速比系数行程速比系数K K K K 二、二、二、二、急回特性急回特性急回特性急回特性n nK=
9、1,K=1,无急回特性无急回特性无急回特性无急回特性n n ，KK，急回特征越显著，急回特征越显著，急回特征越显著，急回特征越显著1C212v2v1慢快v急回特性的应用例：急回特性的应用例：牛头刨牛头刨工作要求工作要求B1C14ABCD231B2第41页/共60页2023/5/143C1B1B2HC2偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构2AB134eCab,有急回特性。有急回特性。摆动导杆机构摆动导杆机构B2B1有急回特性。有急回特性。B1B2HH=2a,H=2a,无急回特性。无急回特性。314A对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 B2CabC1C2AB第42页/共60页2023/5/144注意注意
10、：l 急回特性是表征从动件特性的。急回特性是表征从动件特性的。l 若若 0，即，即K0 从动件具有急回特性，此机构具有急回特性。从动件具有急回特性，此机构具有急回特性。l 分析机构的急回特性时要注意原动件的运动方向。分析机构的急回特性时要注意原动件的运动方向。优点优点：可缩短非工作行程的时间，提高效率。：可缩短非工作行程的时间，提高效率。平面四杆机构具有急回特性的条件：平面四杆机构具有急回特性的条件：（1 1）原动件作等速整周转动；）原动件作等速整周转动；（2 2）输出件作往复运动；）输出件作往复运动；（3 3）第43页/共60页2023/5/145 压力角压力角 FV从动杆从动杆(运动输出件
11、运动输出件)受力作用点的力作用线与速受力作用点的力作用线与速度方位线所夹锐角度方位线所夹锐角.(.(不考虑摩擦不考虑摩擦)传动角传动角 =180-压力角的余角压力角的余角.(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角)u 传动不利，设计时规定传动不利，设计时规定 min min 40405050 三、压力角和传动角三、压力角和传动角三、压力角和传动角三、压力角和传动角1 1 1 1、压力角与传动角、压力角与传动角、压力角与传动角、压力角与传动角传动角传动角 的大小随机构位置的不同而变化，的大小随机构位置的不同而变化，minmin在哪在哪？有效力Ft=FCOS ，越大越好，因此，越
12、大越好，因此 越小越好。越小越好。第44页/共60页2023/5/1462 2 2 2、最小传动角、最小传动角、最小传动角、最小传动角 minminminminDBACl=0cos=1cosminl=180cos=1cosmax分析：分析：min 或或 max 可能最小可能最小传动角最小的位置传动角最小的位置 ：原动件与机架共线原动件与机架共线dabc第45页/共60页2023/5/147n n死点死点死点死点:传动角为零传动角为零传动角为零传动角为零 =0(=0(=0(=0(从动件与连杆共线从动件与连杆共线从动件与连杆共线从动件与连杆共线),),),),机构顶死机构顶死机构顶死机构顶死三、三
13、、三、三、死点死点死点死点n nM=F*LM=F*L0 0B1C1B2C24ABCD231=00=00=00C2B2=00BACB1C原动件作往复运动原动件作往复运动第46页/共60页2023/5/148n n利用构件惯性力利用构件惯性力利用构件惯性力利用构件惯性力n n实例实例实例实例:家用缝纫机家用缝纫机家用缝纫机家用缝纫机n n采用多套机构错位排列采用多套机构错位排列采用多套机构错位排列采用多套机构错位排列n n实例实例实例实例:蒸汽机车车轮联动机构蒸汽机车车轮联动机构蒸汽机车车轮联动机构蒸汽机车车轮联动机构n n蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联动机蒸汽机车两侧利用错位
14、排列的两套曲柄滑块机构使车轮联动机蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联动机蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联动机构通过死点构通过死点构通过死点构通过死点克服死点的措施克服死点的措施克服死点的措施克服死点的措施 GGEFEF第47页/共60页2023/5/149n n实例实例实例实例:夹具夹具夹具夹具n n飞机起落架机构飞机起落架机构飞机起落架机构飞机起落架机构死点的利用死点的利用死点的利用死点的利用n n折叠家具机构折叠家具机构折叠家具机构折叠家具机构=00第48页/共60页2023/5/150设计内容：选择形式；确定尺寸（运动简图）设计方法：图解法；实验法；解析
15、法2-4 2-4 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计两类问题：实现给定的运动规律 (位置设计位置设计)(轨迹设计轨迹设计)实现给定的运动轨迹第49页/共60页2023/5/151一、平面连杆设计的基本问题一、平面连杆设计的基本问题1.1.平面连杆机构设计的基本任务平面连杆机构设计的基本任务1)根据给定的设计要求选定机构型式；根据给定的设计要求选定机构型式；2)确确定定各各构构件件尺尺寸寸，并并要要满满足足结结构构条条件件、动动力力条条件和运动连续条件等。件和运动连续条件等。2.2.平面连杆机构设计的三大类基本命题平面连杆机构设计的三大类基本命题1)满足预定
16、运动的规律要求满足预定运动的规律要求2)满足预定的连杆位置要求满足预定的连杆位置要求3)满足预定的轨迹要求满足预定的轨迹要求2-4 2-4 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计第50页/共60页2023/5/152（1 1）满足预定运动的规律要求）满足预定运动的规律要求）满足预定运动的规律要求）满足预定运动的规律要求要求两连架杆的转角能够满足预定的对应位置关系；要求两连架杆的转角能够满足预定的对应位置关系；要要求求在在原原动动件件运运动动规规律律一一定定的的条条件件下下，从从动动件件能能够够准确地或近似地满足预定的运动规律要求。准确地或近似地满足预定的运动规
17、律要求。满满足足两两连连架架杆杆转转角角的的预预定定对对应应位位置置关关系系要要求求的的机机构构示示例例 车车门门开开闭闭机机构构设设计计时时要要求求两两连连架架杆杆的的转转角角应应大大小小相相等等，方方向向相相反反，以以实实现现车车门门的的起起闭闭第51页/共60页2023/5/153n飞机起落架机构飞机起落架机构=00（2 2）满足预定的连杆位置要求）满足预定的连杆位置要求）满足预定的连杆位置要求）满足预定的连杆位置要求设计时要求连杆能依次点据一系列的预定位置。设计时要求连杆能依次点据一系列的预定位置。(又称为又称为导引机构的设计导引机构的设计 )设计时要求机轮在放下时连设计时要求机轮在放
18、下时连杆与另一连架杆在共线位置。杆与另一连架杆在共线位置。第52页/共60页2023/5/154（3 3）满足预定的轨迹要）满足预定的轨迹要）满足预定的轨迹要）满足预定的轨迹要求求求求设计时要求在机构运动过程中，连杆上某点能实现预定的轨设计时要求在机构运动过程中，连杆上某点能实现预定的轨迹迹。(又称为又称为轨迹生成机构的设计轨迹生成机构的设计)机构示例机构示例鹤式起重机鹤式起重机机构示例机构示例搅拌机机构搅拌机机构3.3.设计方法设计方法:1 1）解析法）解析法 2 2）图解法）图解法 3 3）实验法）实验法第53页/共60页2023/5/155用图解法设计四杆机构：用图解法设计四杆机构：1.
19、按给定的行程速比系数按给定的行程速比系数K设计四杆机构设计四杆机构实现给定运动要求实现给定运动要求2.按连杆预定位置设计四杆机构按连杆预定位置设计四杆机构实现给定连杆位置（轨迹）要求实现给定连杆位置（轨迹）要求第54页/共60页2023/5/1561 1、按给定的行程速比系数按给定的行程速比系数K K设计四杆机构设计四杆机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构第55页/共60页2023/5/157第56页/共60页2023/5/158第57页/共60页2023/5/159曲柄滑块机构曲柄滑块机构第58页/共60页2023/5/160例：偏置曲柄滑块机构，s=30mm,e=12mm,K=1.5,设计此机构。第59页/共60页