第1章平面连杆机构

机器的组成零件部件构件机构机器机械运动副第一章平面连杆机构第一章平面连杆机构概述1）铰链四杆机构的基本形式2）铰链四杆机构中曲柄存在的条件3）铰链四杆机构的演化型式4）平面四杆机构的运动设计•平面连杆机构的特点1.优点:–杆状构件,可以传递较远距离的动作–低副,可以承受很大的载荷–曲线形式的多样性–运动形式的多样性2.缺点:传动效率低、产生惯性力;设计较困难•研究的问题:–运动分析–运动设计1.1铰链四杆机构的基本形式1.1.1曲柄摇杆机构1.1.2双曲柄机构1.1.3双摇杆机构1.1.1曲柄摇杆机构1）组成2）急回特性（图1-5）3）压力角与传动角（图1-6）4）死点位置（图1-7，1-8，1-9，1-10，1-11）•曲柄•连杆•连架杆•机架曲柄摇杆机构的组成急回特性计算推导与表征原理图急回特性1.1.1曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构的急回特性•连杆机构中，主动件等速回转,从动件的工作行程速度慢，而回程速度快，称急回特性。通常用行程速比系数K表示。K=Vm回/Vm工作=1K=（180º+q）/（180º-q）极位：从动件所能达到的极限位置。极位夹角：从动件在两个极限位置时，主动件两位置所夹之锐角，用q表示。急回特性是表征从动件特性的。•若q0，即K0从动件具有急回特性，此机构具有急回特性。•分析机构的急回特性时要注意原动件的运动方向。曲柄摇杆机构的急回特性•压力角a:在不计摩擦的情况下,从动件受力方向与力作用点速度方向所夹的锐角。•传动角g:压力角之余角。衡量机构的传动性能。–传动角g越大，对机构工作越有利。设计时，应使ggmin–铰链四杆机构中，曲柄与连杆直共线和重叠共线的两位置处出现的传动角中，必有一处为最小传动角压力角a、传动角g传动角的极限位置从动件在传动角为零的位置为机构的死点.•在分析死点位置时,要首先搞清楚哪个是主动件.•死点是机构在运动过程中所处的特殊位置,它与自由度为0不同,与机构的自锁也不同.死点的避免•机构错位排列•加飞轮,利用惯性通过死点•利用外力死点的利用•飞机起落架•夹具死点利用从动回转曲柄的急回特性平行四边形机构反平行四变形机构1.1.2双曲柄机构形成鹤式起重机飞机起落架1.1.3双摇杆机构1.2铰链四杆机构中曲柄存在的条件1）问题的提出2）曲柄存在的条件设l1=min{l1,l2,l3,l4}l4=max{l1,l2,l3,l4}l1+l4=l2+l3曲柄为最短杆l11.3铰链四杆机构的演化形式1.3.1曲柄滑快机构1.3.2导杆机构1.3.3摇块机构与定块机构1.3.4偏心轮机构1）图解法–已知连杆位置，设计连杆机构–已知连架杆位置，设计连杆机构–已知连杆机构的急回系数，设计连杆机构3）实验法2）解析法–已知连架杆位置，设计连杆机构–已知连杆上某点的轨迹，设计连杆机构4）最优化方法1.4平面铰链四杆机构的运动设计实现给定从动件的运动规律实现给定的运动轨迹实现给定从动件的运动规律已知：曲柄摇杆机构的急回系数K，摇杆的长度l3及摆角phi，设计连杆机构.设计步骤：1）计算出theta值2）做出顶角为phi的，腰长为l3的等腰三角形3）以底边为一直角边，做出其对角为theta的直角三角形4）以斜边为直径画出直角三角形的外接圆5）取圆上一合适点，定出曲柄与连杆的长度1.4.1按给定行程速比系数设计热处理用加热炉门的设计1）问题的分析2）结果的优化3）给定连杆三个位置的问题求解4）给定连杆四个或更多位置的问题分析1.4.2按给定连杆位置设计实现给定从动件的运动规律实现车门的方法气体车门液体车门磁流体车门机械车门生物车门机械车门的实现方法软式车门折叠车门推拉式车门旋转式车门转轴水平转轴垂直单开双开垂直轴转动双开车门的开启方法、向外开？向内开？或？1.4平面铰链四杆机构的运动设计1.4.3按给定点的轨迹设计图解法、实验法、虚拟实验法、解析法1.4.4优化设计的步骤：1）根据机构设计的任务和要求，将所研究的问题用数学方程式描述出来，即建立供优化设计用的数学模型，它包括设计要求，附加条件等：2）根据所建立数学模型的性质，恰当选择适当的最优化方法，上机求解；3）对所得结果进行分析，以判断其实用性；