平面连杆机构讲义.

第六章平面连杆机构(PlanarLinkageMechanisms)第一节概述第二节连杆机构的运动特性*第三节机构综合的位移矩阵法第四节机构综合的代数式法*第五节受控五杆机构的简介本章内容*平面连杆机构——由低副连接而成的平面机构转动副、移动副（一、平面连杆机构的特点）第一节概述*1）实现远距离传动或增力;构件能够做成较长的杆颚式破碎机PPT6-1-01（一、平面连杆机构的特点）第一节概述*2）可完成某种轨迹;搅拌机构PPT6-1-02（一、平面连杆机构的特点）第一节概述*3）寿命较长，适于传递较大的动力;用于动力机械、冲床等低副为面接触，压力较小。（一、平面连杆机构的特点）第一节概述*4）便于制造。运动副元素为圆柱面或平面。（一、平面连杆机构的特点）第一节概述缺点:2.多数构件作变速运动，其惯性力难以平衡1.设计困难，一般只能近似地满足运动要求（一、平面连杆机构的特点）第一节概述四杆机构的机构简图*机构运动简图参数:各杆尺寸及机架、某点的位置尺寸独立参数：xA,yA,l1,l2,e,r22,4共8个；实现M点轨迹M(xM,yM)XYABCD4l1l2eM(xM,yM)r22(xA,yA)（二、平面连杆机构设计的基本问题）第一节概述*设计的基本问题——根据工艺要求来确定机构运动简图的参数。*设计的两类基本问题：1.实现已知的运动规律；2.实现已知的轨迹。（二、平面连杆机构设计的基本问题）第一节概述1.实现已知的运动规律按剪切瞬时,刀刃与钢材速度同步设计飞剪的连杆机构。根据震实台的三位置设计连杆机构（二、平面连杆机构设计的基本问题）第一节概述2．实现已知的轨迹*使机构的构件上某一点沿着已知的轨迹运动港口起重机变幅机构直线轨迹步进式搬运机连杆曲线（二、平面连杆机构设计的基本问题）第一节概述机构综合方法：位移矩阵法代数式法优化方法（三、机构综合方法）第一节概述第一节概述第二节连杆机构的运动特性*第三节机构综合的位移矩阵法第四节机构综合的代数式法*第五节受控五杆机构的简介本章内容*机构的运动特性————机构的运动学和传力性能有曲柄条件、传动角、急回运动、止点。第二节连杆机构的运动特性一、有曲柄条件第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：）13424*机架——相对固定的构件31*连架杆：与机架相连的构件2*连杆：作一般平面运动的构件（一、有曲柄条件：1.基本名称）第二节连杆机构的运动特性*曲柄——整周转动的连架杆*摇（摆）杆——往复摆动的连架杆曲柄摇杆机构PPT6-2-01（一、有曲柄条件：2.曲柄摇杆）第二节连杆机构的运动特性双摇杆机构PPT6-2-02*摇（摆）杆——往复摆动的连架杆第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：3.双摇杆）ACDB*全转副：整周转动的转动副*摆动副：作摆动的转动副曲柄存在条件的观察PPT6-2-03第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：4.观察）ACB具有两个全转副的条件adcb各杆长a,b,c,d.D第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：5.推导）ACDBadcba+bc+d第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：5.推导）ACDBadcbcd+b-adc+b-aa+cd+ba+dc+ba+bc+d第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：5.推导）adcbadcb以上各式两两相加得：ab；ac；ad。a+cd+ba+dc+ba+bc+d第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：5.推导）adcbadcb以上各式两两相加得：ab；ac；ad。a+cd+ba+dc+ba+bc+d1).具有两个全转副的构件为运动链中的最短杆；2).最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆之和。第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：5.推导）1.具有两个全转副的构件为最短杆；2.最短杆与最长杆之和(或=)其它两杆之和(称为杆长之和条件）。ADCBabcd第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：6.全转副）以BC为机架PPT6-2-04*运动副的性质不随机架变更而改变：低副运动的可逆性。第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：7.演化）*最短杆的邻杆为机架得曲柄摇杆机构满足：杆长之和条件摇杆第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：7.演化）*最短杆的邻杆为机架得曲柄摇杆机构满足：杆长之和条件摇杆第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：7.演化）*最短杆为机架得双曲柄机构最短满足：杆长之和条件曲柄曲柄第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：7.演化）*最短杆的对杆为机架得双摇杆机构最短满足：杆长之和条件摇杆摇杆第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：7.演化）*不论何构件为机架得双摇杆机构不满足：杆长之和条件第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：7.演化）*有曲柄条件：1）满足杆长之和条件；2）最短杆或者最短杆的邻杆为机架。*推论：不满足杆长之和条件时，得到双摇杆机构。第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：8.结论）铰链四杆机构型式判别表杆长关系机架条件机构型式最短杆+最长杆≤其余两杆之和最短杆为连架杆曲柄摇杆机构最短杆为机架双曲柄机构最短杆为连杆双摇杆机构最短杆+最长杆≥其余两杆之和任一杆为机架双摇杆机构第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：8.结论）adbc13adbc13演示PPT6-2-05演示PPT6-2-06演示PPT6-2-07第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：9.平行四边形）ABCabeB1B2C2C1b-aea+be*曲柄滑块机构的有曲柄条件：be+a曲柄滑块机构曲柄存在条件PPT6-2-08第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：10.曲柄滑块）练习1：1)判断该机构有无整转副?2)分别以AB、BC、DC、AD为机架,能得到什么类型的机构?407090110ABCD练习2：如图，已知：a=70,b=90,d=40;问c取何值时，该机构为双曲柄机构?(根据双曲柄机构存在条件)adcbABCD第二节连杆机构的运动特性（一、有曲柄条件：11.课堂练习）二、压力角和传动角第二节连杆机构的运动特性（二、压力角和传动角）VcFtFnF压力角：从动件受力方向与受力点速度方向所夹的锐角。*与压力角互余的角:称为传动角。传力性能？CADBbacd第二节连杆机构的运动特性（二、压力角和传动角：1.含义）B'C'ADd'maxabc'C''B''ADd''minabc''外共线内共线*最小传动角出现在曲柄与机架共线的两位置之一演示PPT6-2-09max=arccos{[b2+c2-(d+a)2]/(2bc)}′=1800-maxmin=arccos{[b2+c2-(d-a)2]/(2bc)}″=minmin=，min（二、压力角和传动角：2.最小传动）第二节连杆机构的运动特性A*机构的最小传动角发生在曲柄垂直于导路且远离偏心一边的位置。ab=900min*min=arccos{(e+a)/b}a+e演示PPT6-2-10（二、压力角和传动角：2.最小传动）第二节连杆机构的运动特性机构的最小传动角通常：min40高速、大功率机械：min50（二、压力角和传动角：3.许用值）第二节连杆机构的运动特性三、行程速度变化系数（三、行程速度变化系数）第二节连杆机构的运动特性ADC2V22V11B2B1机构的近极位机构的远极位C1*机构在两极位处，一曲柄与另一曲柄反向线间的夹角：极位夹角演示PPT6-2-11（三、行程速度变化系数：1.极位夹角）第二节连杆机构的运动特性ADC2V22V11B2C11(t1)2(t2)V2V1K=V2/V1=（s/t2）/（s/t1）=t1/t2=(1800+)/(1800-)*K——行程速比系数表示从动件的空行程与工作行程平均速度之比=1800(K-1)/(K+1)（三、行程速度变化系数：2.系数K）第二节连杆机构的运动特性=1800(K-1)/(K+1)给定K值，算出角*K=1，0机构无急回特性*K1，机构有急回特性*K=3，90K3，为钝角一般K3常为锐角（三、行程速度变化系数：3.系数分析）第二节连杆机构的运动特性四、止点位置（四、止点位置）第二节连杆机构的运动特性ADBCCD为主动件!FVB压力角和传动角的定义没有差别!（四、止点位置：1.止点的含义及特点）第二节连杆机构的运动特性ADBCFVB=0*当连杆与从动件共线时(=900、=0)，机构不能运动，此位置称为止点位置。CD为主动件!第二节连杆机构的运动特性（四、止点位置：1.止点的含义及特点）ADBCFVB在止点位置时，其从动件运动方向不定!CD为主动件!第二节连杆机构的运动特性（四、止点位置：1.止点的含义及特点）CBDDBCD机构位于两个止点位置。靠轮的惯性或手动脱离止点位置演示PPT6-2-12D第二节连杆机构的运动特性（四、止点位置：2.止点及消除）止点位置的功能分合闸机构——搬动手柄使触头接上。FACBD弹簧拉力触头第二节连杆机构的运动特性（四、止点位置：3.止点及利用）ABCD弹簧拉力FFQFB在力的作用下手柄不会自动松脱。第二节连杆机构的运动特性（四、止点位置：3.止点及利用）adbc13运动不确定位置a=c，b=d；平行双曲柄机构第二节连杆机构的运动特性（四、止点位置：4.运动不确定）3).加一辅助连杆1).靠本身质量或附加质量的惯性2).加一辅助曲柄4).平行双曲柄机构多以短杆为机架，且不整周转动。演示PPT6-2-13第二节连杆机构的运动特性（四、止点位置：5.消除运动不确定）a)给定连杆两组位置有唯一解。B2C2AD将铰链A、D分别选在B1B2，C1C2连线的垂直平分线上任意位置都能满足设计要求。b)给定连杆上铰链BC的三组位置有无穷多组解。A´D´B2C2B3C3DB1C1*用作图法设计四杆机构AB1C1（四、止点位置：6.练习）第二节连杆机构的运动特性第一节概述第二节连杆机构的运动特性*第三节机构综合的位移矩阵法第四节机构综合的代数式法*第五节受控五杆机构的简介本章内容一、刚体平面有限位移的位移矩阵（一、位移矩阵：1.矩阵与齐次矩阵）第三节机构综合的位移矩阵法线性方程:a11x1+a12x2+a13x3=b1a21x1+a22x2+a23x3=b2a31x1+a32x2+a33x3=b3321321333231232221131211bbbxxxaaaaaaaaa矩阵式第三节机构综合的位移矩阵法（一、位移矩阵：1.矩阵与齐次矩阵）矩阵式-齐次矩阵线性方程:y1=a11x1+a12x2+b1y2=a21x1+a22x2+b21100121222211121121xxbaabaayy第三节机构综合的位移矩阵法（一、位移矩阵：1.矩阵与齐次矩阵）根据震实台的三位置设计连杆机构演示PPT6-3-01第三节机构综合的位移矩阵法（一、位移矩阵：1.矩阵与齐次矩阵）XYoxp1yp1oxp1yp1oxp1yp1oxp1yp1oxp1yp1oxp1yp1oxp1yp1oxp1yp1oxp1yp1平移+旋转第三节机构综合的位移矩阵法（一、位移矩阵：2.演示）XYoxp1yp11点－j点jj注意：j含义xP1cosjxpj=xo'+xP1cosj-yP1sinjjyP1sinjjxP1sinjyP1cosjypj=yo'+xP1sinj+yP1cosjxo´xPj´yPj´yo´Pj(xPj´,yPj´)oj´(xoj´,yoj´)第三节机构综合的位移矩阵法（一、位移矩阵：3.推导）XYoxp1yp1jjxpj=xo'+xP1cosj-yP1sinj同理可求到刚体上点Qj在定坐标系中的坐标值ypj=yo'+x