【精品】课件---机械设计基础--第三章（平面连杆机构）.ppt

* * Fundamentals of Machine Design 高等院校现代机械设计系列教材 （第三章） 一、基本内容及学习要求 二、学习指导 三、典型实例分析 四、复习题 五、复习题参考答案 第三章 平面连杆机构 回目录 1．基本内容 (1) 铰链四杆机构的基本型式及应用； (2) 铰链四杆机构的传动特性； (3) 铰链四杆机构的曲柄存在条件； (4) 铰链四杆机构的演化； (5) 平面四杆机构的设计。 一、基本内容及学习要求 　 3. 重点 　　铰链四杆机构的传动特性和曲柄存在条件；平面四杆机构的设计。 4．难点 　　四杆机构的基本型式及其演化、铰链四杆机构的传动特性、曲柄存在条件和图解法设计平面四杆机构。 一、基本内容及学习要求 二、学习指导 1. 平面连杆机构 平面连杆机构是由多个刚性构件用低副（转动副和移动副）连接组成的机构。 平面连杆机构中以四个构件组成的平面四杆机构应用最为广泛。图3-1所示为搅拌机机构，图3-3所示为开关教室钢窗的导杆机构，图3-4所示为内燃机的曲柄滑块机构等。对这些日常生活中随处可见的四杆机构，应注意观察，以巩固和扩大关于四杆机构应用的知识，进一步加深对机构运动简图的理解。 二、学习指导 C 2 B 1 A 4 D 3 图3-1 B A C 1 2 3 4 图3-3 图3-4 B A C 1 2 3 4 二、学习指导 2．铰链四杆机构的基本型式 图3-5为铰链四杆机构。其中构件4为机架；作整周转动的构件1为曲柄；作往复摆动的构件 3为摇杆；不与机架直接相连的构件2为连杆，它通常作平面复合运动。注意，通过这些判断说明了每个构件的运动性质，对以后的分析非常重要。 二、学习指导 曲柄 2 3 4 连杆 1 摇杆 机架 匀 速 转 动 变速摆动 2 3 1 4 ? 图3-5 二、学习指导 选择不同构件为机架可将曲柄摇杆机构演化为双曲柄机构和双摇杆机构。即可用一个基本机构型式表示三种不同的铰链四杆机构。实质上 ，根据相对运动原理，当给整个机构加一个共同的运动时，各构件之间的相对运动并不发生变化，而各构件的绝对运动却改变了，这样就形成与原机构所不同的机构。在图3-5所示的曲柄摇杆机构中，构件4为机架，曲柄1以角速度ω1转动，现如给整个机构加一个角速度为“-ω1”的公共运动，显然各构件间的相对运动并不发生改变，但此时原曲柄1却因其角速度变为ω1-ω1= 0而成为“机架”，原机架4则变为以角速度“-ω1”转动的连架杆，于是整个机构演化成双曲柄机构。 3．铰链四杆机构的传动特性 (1) 急回运动性质和行程速比系数 图3-6所示为曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件并作等速回转时，从动摇杆作往复变速摆动，具有急回运动的性质。用行程速比系数K来表示急回运动的相对程度，即 二、学习指导 在图3-5中，θ为极位夹角(当曲柄与连杆两次共线时，曲柄所夹的锐角)；ψ为摆角(摇杆在两极限位置间的夹角) 。 上式表明，曲柄摇杆机构有无急回运动性质，取决于有无极位夹角θ。对于一个机构，若θ=0，K=1，则该机构没有急回运动性质；若θ0 ，K1，则该机构具有急回运动性质，且θ角越大，K 值越大，急回运动性质也越显著。 或 二、学习指导 图3-6 二、学习指导 　(2) 压力角和传动角（见图3-7） ① 压力角? ：从动件所受的压力F与受力点绝对速度方向线vc之间所夹的锐角?称为压力角。压力角可作为判断一个连杆机构是否具有良好传力性能的标志。 ② 传动角?：连杆和从动摇杆之间所夹的锐角称为传动角γ，传动角是压力角的余角，即γ= 90o –? 。 由于γ是用锐角表示的，当?BCD为锐角时，γ =?BCD，?BCD的最小值即为γmin；但当?BCD为钝角时，传动角就应当以γ =180 o－?BCD表示，?BCD的最大值也对应于γmin。曲柄摇杆机构的最小传动角γmin可能出现在曲柄与机架两次共线处，见图3-6。 二、学习指导 图3-7 二、学习指导 (3) 死点位置 图3-6所示的曲柄摇杆机构，当以摇杆3作为原动件、曲柄1作为从动件，在摇杆摆到两极限位置时，连杆与曲柄出现两次共线的位置即为死点位置。曲柄摇杆机构产生死点位置的条件是必须以摇杆作为原动件，机构在该位置是不能运动的。 (4) 存在曲柄的条件 铰链四杆机构中存在曲柄的条件是： 　① 曲柄为最短杆； 　② 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。 在满足上述条件的前提下，机构中究竟有无曲柄，还需要根据取哪一个构件作为机架来判断。 二、学习指导 死点特性的应用(图3-8 )