华科机械原理课件-平面连杆机构及设计.ppt

第二章 平面连杆机构及其设计 主要内容 2.1 平面四杆机构基本形式、演变及其应用 2.2 平面四杆机构设计中的共性问题 2.3 平面四杆机构的设计 2.4 平面连杆机构的解析综合 2.5 平面四杆机构运动设计的近似法 2.6 平面连杆机构的优化设计 二、连杆机构的分类 1、根据构件之间的相对运动分为： 平面连杆机构 空间连杆机构 2、根据机构中构件数目分 四杆机构、五杆机构、六杆机构、… 三、平面连杆机构的特点 适用于传递较大的动力，常用于动力机械 依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度 能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构 不足之处： 不宜于传递高速运动 可能产生较大的运动累积误差 四、平面连杆机构的应用 举升 汽车中那些部位用到连杆机构 飞机起落架 起重装置 矿山颚式碎矿机将大石头压成小石头 §2-1 平面四杆机构的基本形式、演变及其应用 二、平面四杆机构的演变 曲柄滑块机构 2、取不同构件为机架（机构倒置） 1）铰链四杆机构的倒置 2）单滑块机构的倒置 曲柄摆动导杆机构及应用 2）其他机构的倒置… ? 3、扩大转动副 §2.2 平面四杆机构设计中的共性问题 一、平面四杆机构有曲柄的条件 二、平面四杆机构输出件的急回特性 三、平面机构的压力角和传动角、死点 四、运动的连续性 一、平面四杆机构有曲柄的条件 铰链四杆机构类型的判断条件 曲柄滑块机构有曲柄的条件 导杆机构有曲柄的条件 二、平面四杆机构输出件的急回特性 曲柄滑块机构 导杆机构的急回 三、平面机构的压力角和传动角、死点 2、最小传动角的确定 3、机构的死点位置 四、运动的连续性 四杆机构的设计合理性判据? 机构类型与有曲柄 急回特性原则 最大压力角原则 注意”死点” 连续性问题 §2.3 平面四杆机构的设计 一、基本问题 根据机构所提出的运动条件，确定机构的运动学尺寸，画出机构运动简图。 根据给定的运动规律（位移、速度和加速度）设计四杆机构 根据给定的运动轨迹设计四杆机构 综合功能 1）实现刚体的给定位置 举例： 自动送机构 翻转机构 自动送料机构 翻转机构 已知：2个位置B1-C1、B2-C2，及铰链安装平面AD 2）实现预定运动规律的设计 汽车雨刮 实现输出构件的急回特性 实现两连架杆的对应角位移、角速度和角加速度 3）实现预定运动轨迹的设计 4) 实现综合功能 实现连杆位置:上、剪下比须连续通过确定位置 实现轨迹：刀刃按一定轨迹运动 实现速度要求：在剪切区的水平速度有要求 二、平面四杆机构的设计 设计方法 几何法 解析法 实验法 1、给定连杆位置设计四杆机构 2、给定行程速度变化系数设计四杆机构 铰链四杆机构-设计过程 曲柄滑块机构-设计过程 导杆机构-设计过程 曲柄滑块机构-设计过程 确定比例尺ml 画出C1、C2及偏心距e; 已知K，求θ 以90o-?为底边角，C1-C2为底边作等腰三角形C1oC2 以三角形顶点o为圆心作辅助圆 圆与偏心距交点即为A点 以公式：AB=(AC2-AC1)/2；得杆长lAB 以公式：BC=(AC1+AC2)/2；得杆长lBC 结束 导杆机构-设计过程 1）刚化反转法 如果把机构的第i个位置ABiCiD看成一刚体(即刚化)，并绕点D转过(-?1i)角度(即反转)，使输出连架杆CiD与C1D重合，称之为“刚化反转法”。 给定两连架杆上三对对应位置的设计问题 问题：如果不知道AB杆长度呢？ 2）封闭矢量四边形投影法 问题：机架杆长d已知，连架杆长a未知，还可以用刚化反转法设计吗？ 考虑解析法——矢量投影法。 公式推导： 封闭矢量四边形投影法求解铰链四杆机构 已知： AD杆长 连架杆上的标线AE、DF的若干组对应位置?i~ ?i； 求： 杆长a、b、c 必须引入的中间量?0、?0 矢量投影法的说明 特别说明（仔细理解）： 1、若按上述步骤求出的杆长为负数，则说明：实际机构中AB(或DC)的方向与原假定方向相反； 2、当a、b、c、d、?0、?0等6个参数中，给定值增加，则连架杆标线的给定位置(?i~?i)的数量也可减少。即：已知数据（对）的总数必须为6； 2、若连架杆给定位置数过多，将无解； 这意味着：平面四杆机构无法实现过多的连架杆给定位置数。 解决方法：采用近似方法，如函数逼近(给定位置)。 小结 但，一种更现实、常用的设计要求可能是： 生产实际中，常需要指定对象P依次通过一系列给定的坐标点（如P1、P2、…、Pn），其轨迹既不是圆，也不是直线。 显然，四杆机构中的2个连架杆刚体上的点不可能实现该坐标序列（或轨迹）。只能通过寻找连杆刚体上点来实现。 §2.4 平面连杆机构的解析综合 2.4.1 刚体位移矩阵 2.4.2