机械设计基础 教学课件 作者 王亚辉 主编 第三章 平面连杆机构.docVIP

授课题目：第3章 平面连杆机构 3.1铰链四杆机构的基本类型和应用 3.2铰链四杆机构中曲柄存在的条件及其基本类型的判别 3.3铰链四杆机构的演化 授课方式 （请打√） 理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□ 课时 安排 2 教学大纲要求： 铰链四杆机构的基本类型和应用；铰链四杆机构的演化；曲柄存在的条件。 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 掌握铰链四杆机构的基本类型； 掌握曲柄存在的条件； 掌握铰链四杆机构的演化方法。 教学重点及难点： 重点：铰链四杆机构的演化；曲柄存在的条件。 难点：曲柄存在的条件。 作业、讨论题、思考题：综合题3－1 课后总结分析： 总结铰链四杆机构的演化结果；曲柄存在的条件。 教 学内 容 备注 第3章 平面连杆机构 一、基本概念 连杆机构：是由若干个刚性构件通过低副联接而组成的机构，所以又称为低副机构。 平面连杆机构：所有的构件都在同一平面或平行平面内运动的连杆机构。 四杆机构：是平面连杆机构中应用最广泛、结构最简单而且最具代表性的平面低副机构。 二、平面连杆机构的特点 1、优点 1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。 2）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 2、缺点 1）不宜于传递高速运动。 2）可能产生较大的运动累积误差。 3.1 铰链四杆机构的基本类型和应用 构件之间的连接全部是转动副的四杆机构，称为铰链四杆机构。 如图3—1所示为一铰链四杆机构。固定不动的杆4为机架。与机架相连的杆1和杆3称为连架杆，其中能作整周回转的称为曲柄，只能在小于360o的一定范围内摆动的则称为摇杆。连接两连架杆的杆2称为连杆。 图3—1 对于铰链四杆机构，按照其连架杆是曲柄还是摇杆，可分为以下三种型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 3.1.1 曲柄摇杆机构 两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆的铰链四杆机构，称为曲柄摇杆机构。 如图3—2所示的雷达天线俯仰机构和图3—3所示的缝纫机踏板机构。 图3—2 雷达天线俯仰机构 图3—3 缝纫机踏板机构 3.1.2 双曲柄机构 两个连架杆都是曲柄的铰链四杆机构，称为双曲柄机构。如图3—4所示的惯性筛的四杆机构就属于这种机构。 图3—4 当双曲柄机构中的四个杆件满足相对两杆平行且长度相等时，称为平行双曲柄机构或平行四边形机构。它的运动特点是：两曲柄则以相同的角速度同向转动，而连杆作平移运动。 如图3—5所示的火车联动机构和图3—6所示的摄影平台升降机构。 图3—5 火车联动机构 图3—6 摄影平台升降机构 如果从动曲柄的转向发生反转，则该机构称为反平行四边形机构。车门开闭机构，就利用反平行四边形机构的两曲柄转向相反的特性，使两车门同时打开或关闭，如图3—7所示。 图3—7 3.1.3 双摇杆机构 两个连架杆都是摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。如图3—8所示的飞机起落架和图3—9所示的汽车、拖拉机等的前轮转向机构。 图3—8 图3—9 3.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件及其基本类型的判别 如图3—10所示的机构ABCD，设构件1、2、3、4的长度分别为a、b、c、d，且ad，现讨论构件1相对于构件4作整周转动，即A为整转副的条件。 图3—10 若AB杆能绕A整周回转，则AB杆应能够占据与AD共线的两个位置AB’和AB”。 为使AB杆能转至位置AB’，各杆长度应满足： a＋d≤b＋c （3—1） 为使AB杆能转至AB”，各杆长度关系应满足： b≤c＋（d－a）即a＋b≤c＋d （3—2） 或 c≤b＋（d－a）即a＋c≤b＋d （3—3） 将式子（3—1）、（3—2）、（3—3）两两相加，得： a≤b，a≤c，a≤d （3—4） 对于杆长da的情况，只要把式（3—2）和（3—3）中的（d－a）改为（a－d），然后再与式（3—1）两两相加，则可得： d≤a，d≤b，d≤c （3—5） 铰链四杆机构曲柄存在条件为： 1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆； 2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆