04-1铰链机构和滑块机构.ppt

第2篇 常用机构 机构是由两个以上构件以机架为基础，由运动副以一定方式联接而成的，并具有确定相对运动的构件系统。 本篇叙述连杆机构、凸轮机构、轮系和间歇运动机构等常用机构，及其组合机构的类型、工作原理、运动特性、应用特点和运动设计等有关问题。 第4章 平面连杆机构 平面连杆机构是由平面低副（转动副和移动副）联接而成的机构。由于低副机构是面接触，压强低，磨损小，构成运动副的圆柱面或平面制造方便，容易获得较高的精度。它们常用来实现转动、摆动或移动等运动形式之间的相互转换和动力传递，在实际中应用极为广泛。但是，这种机构运动副磨损后的间隙不能自动补偿，容易累积运动误差。另外，它们也不能用于准确地实现复杂的运动。 由低副所联接的两个构件之间的相对运动关系，不会因为哪个构件是否固定而改变，这一特性称为低副运动可逆性。 机构运动分析的任务是，根据原动件已知运动规律，确定其它构件上某些点的位移、轨迹、速度和加速度等运动参数。 在连杆机构的原动件运动规律保持不变的情况下，通过改变各个构件之间的相对长度，就可以使连杆上点的轨迹曲线或从动件实现不同的运动规律要求。机构运动设计的任务是，根据机构给定的构件尺寸参数和运动规律，确定未知构件的运动尺寸。 教学目标： 1.知识目标 ⑴掌握运动副分类、结构和相对运动特点。 ⑵熟悉基本平面四杆机构的类型。 ⑶掌握平面四杆机构中曲柄存在的几何条件和机架条件。 ⑷熟悉平面连杆机构型式的演化途径。 ⑸掌握平面连杆机构的基本特性。 ⑹熟悉平面连杆机构运动设计的图解法。 ⑺了解平面连杆机构运动分析和设计解析法的基本知识。 ⑻了解多杆机构的应用实例。 2 .能力目标 ⑴具有判别平面四杆机构基本类型的能力。 ⑵能通过运动副变换和机架变换实现连杆机构型式演化。 ⑶能够分析和应用平面连杆机构的基本特性。 ⑷具有图解设计平面连杆机构的能力。 ⑸具有应用平面连杆机构设计解析法的初步能力。 4.1 平面连杆机构的类型和应用 平面连杆机构中最基本的是由四个构件组成的四杆机构。四杆机构分为铰链四杆机构（机构的运动副都是转动副——铰链）和滑块四杆机构（机构含有1个或2个移动副）。 在转动副中，根据两个构件之间的相对运动关系，将它分为周转副（一个构件相对于另一个构件能做整周转动）和摆转副（一个构件相对于另一个构件只能做小于360°摆动） 根据两个构件中是否有一个构件与机架固定联接的情况，将它分为固定铰链（一个构件与机架固定联接）和活动铰链（两个构件都是活动的）。 在四杆机构中，固定不动的构件称为机架；两端都是以活动铰链与其它构件联接的是连杆，它在机构运动时作平面复杂运动；有一端是以固定铰链与机架联接的是连架杆。如果连架杆与机架联接的固定铰链是周转副，则该连架杆称为曲柄，如果连架杆与机架联接的固定铰链是摆转副，则该连架杆称为摇杆，如图4-1所示。 曲柄的常见结构形式如图4-2所示。 在组成移动副的两个构件中，习惯上将长度较短的构件称为滑块，将较长的构件称为导杆或导槽，如图4-3所示。 4.1.1 铰链四杆机构 铰链四杆机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构等三种基本型式。 1.曲柄摇杆机构（两个连架杆：曲柄、摇杆） 2.双曲柄机构（两个连架杆都是曲柄 ） 3.双摇杆机构（两个连架杆都是摇杆） 讨论：构件具有两个周转副的条件和铰链四杆机构类型的判别 ⑴构件具有两个周转副的条件：在铰链四杆机构中，机构有无周转副及其配置状态（周转副是否固定铰链），决定了机构的类型。 在图4-7所示的曲柄摇杆机构中，当曲柄转动一周的过程中，曲柄必定与连杆有两个共线的位置。根据三角形两边之和大于第三边的几何定理，经过整理得到以下不等式。 杆长之和条件：曲柄是最短杆；并且最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和。 ⑵铰链四杆机构类型的判别：由于曲柄实际上就是以周转副与机架联接的连架杆。因此，在判定一个铰链四杆机构的类型时： ①如果机构满足杆长之和条件，则在最短杆上有两个周转副。 其次，判定周转副是否配置为固定铰链（这与机架的选取有关）。如果有一个周转副是固定铰链时，机构有一个曲柄，是曲柄摇杆机构；如果有两个周转副是固定铰链时，机构有两个曲柄，是双曲柄机构；如果没有周转副是固定铰链时，机构没有曲柄，是双摇杆机构。 ②当机构不满足杆长之和条件时，机构没有周转副。这时不论选取哪一构件作为机架，都是双摇杆机构。 能力训练案例4-1 :如图4-8所示的铰链四杆系统中，各杆长度为：a=50、b=100、d=150。试问：CD杆长度c取什么值时，以及如何选取机架，可分别获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构或双摇杆机构? 解：⑴机构存在周转副时，应满足杆长之和条件。现分三种情况来讨论： ①设为AB最短杆，AD为最长杆，则有 即