2.2.7平面四杆机构的设计(课件）-高一《机械基础》同步教学（人民邮电版）

2.2.7平面四杆机构的设计 主要任务　根据给定的运动条件，用图解法、解析法或实验法 　　　　　确定机构的运动尺寸。 　　　　　①按给定的位置或运动规律要求设计四杆机构； 　　　　　②按给定的轨迹要求设计四杆机构。 一、按给定的行程速比系数设计四杆机构 二、按给定的连杆位置设计四杆机构 三、按给定的两连架杆对应位置设计四杆机构 四、按给定的运动轨迹设计四杆机构 　　１．连杆曲线　　　　２．图谱法 一、按给定的行程速比系数设计四杆机构 1．曲柄摇杆机构 2．曲柄滑块机构 3．导杆机构 　　已知条件：行程速比系数K、摇杆的长度 CD和摇杆的摆角Ψ　 （1）计算极位夹角 （2）取适当的比例尺μl = CD/CD(m/mm)，并由 CD 和Ψ 作出两极限位置C1D、C2D; （3）过C2点作∠C1C2N＝90°－θ的射线C2N，然后再过C1点作C2C1的垂线C1N 交C2N于P; （4）以C2P为直径作圆，圆心为O，则A点必在此圆上; （5）由其他已知条件在圆周上取点A，连AC1、AC2; （6）以A为圆心，AC1为半径做圆弧交AC2于E点，作EC2的垂直平分线得EC2之半即 　　为AB长度由于极限位置处曲柄与连杆共线，故AC2＝BC＋AB，AC1＝BC－AB，　　　因此，容易得到 （7）讨论：由于A点可在△C1PC2的外接圆周的弧C1PC2上任意选取，所以，若仅按行程速比系数K来设计，可以得到无穷多组解。因此，在未给出其它附加条件的情况下，如欲获得良好的传动质量，可按照传动角最优或其它辅助条件来确定A点的位置。 1．曲柄摇杆机构 2．曲柄滑块机构 已知条件：行程速比系数K、 　　　　　　滑块行程H　 　　　　　　偏心距e 　①计算极位夹角; 　　 　 ②作直线C1C2＝H/μl，且C1、C2作为滑块的两极限位置; ③根据C1、C2点求满足极位夹角为θ的A点（结果为一圆弧C1PC2）;　 ④作一直线与平行，并使其间的距离等于偏心距e ，则此直线与上 　　　述圆弧的交点即为曲柄的轴心A 的位置; ⑤连接AC1、AC2，并按上述作图方法，即可得到曲柄的长度 lAB和 　　　连杆的长度 lBC。 3．导杆机构 分析（机构简图演示）：对于摆动导杆机构，其极位夹角θ 等于导杆的摆角Ψ，而所需要确定的尺寸是曲柄长度lAC。 已知条件：行程速比系数K、机架长度lAD ①计算极位夹角； 　②选择适当的比例尺作直线μl， 　　任选固定铰链点D； ③按夹角Ψ（＝θ）作出导杆的两极限位置Dm和Dn； 　④作摆角Ψ的角平分线AD，并在AD上截取AD=lAD/μl， 　　即可得到曲柄轴心A点的位置； ⑤过A点作导杆极限位置的垂线AC1（或AC2），即得曲柄长度lAC=μlAC。 二、按给定的连杆位置设计四杆机构 分析：根据设计要求，铰链四杆机构在运动过程中，其连杆必须能依次通过预定位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，……。显然，此类机构设计的实质就是确定两固定铰链A、D点的位置。由铰链四杆机构运动可知，连杆上B、C两点的运动轨迹分别是以A、D两点为圆心的圆或圆弧，而连杆相邻位置对应点的连线B1B2、B2B3、C1C2、C2C3……分别为对应圆或圆弧上的弦长。所以，A、D两点必然分别位于上述对应弦长的垂直平分线上。这样，此类连杆机构的设计就变得比较简单了。下面分别讨论两种情况的主要设计步骤： 1．给定连杆两个位置设计四杆机构 2．给定连杆三个位置设计四杆机构 1．给定连杆两个位置设计四杆机构 主要设计步骤： 　①根据已知条件，选取适当的比例尺μl，绘出连杆的两个位置 ； ②连接 ，并分别作它们的垂直平分线 ； ③在 和 上分别任取两点A、D（一般也可根据其它辅助条件选取）； ④连接AB1C1D 即为所求四杆机构的一个位置。 　 注意： 　　在给定连杆的两个位置要求设计四杆机构时，由于A、D两点可 在 和 上任意选取，因此可得无穷多组解。一般还应该考虑其他辅助条件，例如，满足合理的结构要求，使机械在运转中的最小传动角最大，等等。 例 例 2．给定连杆三个位置设计四杆机构 　　已知B1C1、B2C2、B3C3为连杆所要到达的三个位置，要求设计该四杆机构。 　根据已知条件，活动铰链B、C 两点的相对位置已定，所以，设计 此四杆机构的实质仍然是要求出两 固定铰链点A、D的位置。由于连杆 上的铰链中心B和C的轨迹分别为一 圆弧而同时通过三点要求B1、B2、B3 和C1、C2、C3的圆分别只有一个。所 以，连架杆的固定铰链中心A和D只