5-2-2 平面连杆机构（课件）《机械基础》同步精品课堂（高教版·第三版）

5-2-2 平面连杆机构 机械基础 同步精品课堂 高等教育出版社 1 平面四杆机构 运动副 凸轮机构 间歇运动机构 低副：转动副、移动副、螺旋副 高副：齿轮、凸轮… … 铰链四杆机构的形式、特点及应用 铰链四杆机构类型的判定 铰链四杆机构的演化形式 铰链四杆机构的基本特性 凸轮机构的组成、特点及类型 凸轮机构的基本参数 凸轮机构从动件常用的运动规律 平面凸轮轮廓曲线的绘制方法 凸轮机构的传力特性 棘轮机构的组成、特点和应用 槽轮机构的组成、特点和应用 常用机构 知识结构 任务描述 平面连杆机构：基本类型及组成条件、类型判别、演化形式、运动特性。 学习目标 1.掌握平面运动副的定义、类型及应用 2.掌握铰链四杆机构的组成、基本类型、特点及应用 3.掌握铰链四杆机构三种基本类型的组成条件 4.能判定铰链四杆机构的类型 5.掌握铰链四杆机构中急回特性和死点位置的内容和判断等运动特性 6.掌握铰链四杆机构的演化形式及应用 7.掌握凸轮机构的组成、特点、类型及应用 8.掌握凸轮机构从动件的运动规律 9.熟悉棘轮机构、槽轮机构的组成、特点、类型及应用 三、铰链四杆机构基本类型的判别方法 铰链四杆机构有三种形式，根本区别是两个连架杆中曲柄的数量。机构在什么情况下能组成这三种形式呢？ 一个曲柄 二个曲柄 无曲柄 铰链四杆机构基本类型的判别 铰链四杆机构基本类型的判别 自制教具 各组课前做的杆a（105mm）、杆b（330mm）、杆c（180mm）和杆d（160mm）和杆e（285mm）及小螺栓，按如图所示装搭和制作。 1 4 3 2 注意： 1、装搭时注意四根杆件搭加的前后位置，不然会干涉； 2、将小螺栓安装到位 铰链四杆机构基本类型的判别 利用自制教具，学生分组实探究铰链四杆机构的判别方法 各组利用杆a（105mm）、杆b（330mm）、杆c（180mm）、杆d（160mm）和杆e（285mm）及小螺栓，分别装搭实验，得出结论。 【实验一】中：最短杆（105）+最长杆（330）大于 其余两杆长度之和（160+180） 【实验二】中：更换第三根杆件，最短杆（105）+最长杆（330）小于 其余两杆长度之和（285+180） 1.铰链四杆机构中的曲柄存在条件 1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和。即 ：“lmax+lmin≤l’+l’’” 2）连架杆与机架中必有一个是最短杆。 上述两个条件必须同时满足，否则机构中无曲柄存在（只能是双摇杆机构）。 铰链四杆机构基本类型的判别 双摇杆机构 曲柄摇杆机构 双摇杆机构 双曲柄机构 以与最短杆相对的杆为机架 以最短杆为机架 N Y 以最短杆相邻杆为机架 长度依次增大 铰链四杆机构基本类型的判别 2.判别方法 2.铰链四杆机构基本类型的判别方法 （2）最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆的长度之和。即 ：lmax+lmin>l’+l’’ 则无论何杆作机架，都是双摇杆机构 （0个曲柄） （1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，即 ：lmax+lmin≤l’+l’’ 1）以最短杆相邻杆为机架，该机构为曲柄摇杆机构（1个曲柄），切最短杆为曲柄 2）以最短杆为机架，该机构为双曲柄机构 （2个曲柄） 3）以最短杆相对杆为机架，该机构为双摇杆机构 （0个曲柄） 铰链四杆机构基本类型的判别 铰链四杆机构基本类型的判别 例题：如下图所示，判断铰链四杆机构属于哪种基本形式？ 由已知可得： 230mm+130mm<200mm+180mm 即AD+ AB< BC+ CD 满足Lmax +Lmin≤L 1+L2 而且以最短杆相邻的杆为机架， 因此，该机构属于曲柄摇杆机构 ADmax=230mm, ABmin=130mm, A D B C 230 130 200 180 练习2：试判别下面二个图分别属于什么类型并说明连架杆的名称？ ∴此机构属于曲柄摇杆机构 ∵13+24<20+19 又∵杆AD是最短杆相邻的杆件 其中AB为曲柄、CD为摇杆 ∴此机构属于双摇杆机构 ∵11+26<15+25 又∵杆CD是最短杆相对的杆件 其中AD、BC均为摇杆 铰链四杆机构基本类型的判别 ∴此机构属于曲柄摇杆机构 ∵13+24<20+19 又∵杆AD是最短杆相邻的杆件 其中AB为曲柄、CD为摇杆 ∴此机构属于双摇杆机构 ∵11+26<15+25 又∵杆CD是最短杆相对的杆件 其中AD、BC均为摇杆 铰链四杆机构基本类型的判别 练习2： 已知在四杆机构中，机架长40mm，两连架杆长度分别为18mm和45mm，则当连杆的长度在什么范围内，该机构为曲柄摇杆机构？ 分析：1.连杆的长度不可能是最短杆， 否则的话为双摇杆机构； 2.根据分析确定18mm为最短杆； 3.说明连杆要么是最长杆，要么45mm的杆为最长杆； 解：设连杆的长度为Xmm（属于“a+d≤c+b”的形式） ①当Ｘmm为最长杆时：即18+X≤40+45 ②当45mm为最长杆时：即18+45≤40+x ∴当23≤X ≤67时，该机构为曲柄摇杆机构 铰链四杆机构基本类型的判别 四、铰链四杆机构的运动特性 1.急回运动特性 对于牛头刨床、插床或惯性筛等单向工作的机械，在工作中往往具有工作行程和空回行程两个过程，为了缩短刀具非切削时间，提高生产效率，要求刀具快速返回。 即：工作行程时间＞空回行程时间 铰链四杆机构基本类型的运动特性 （1）定义：从动件在返回行程中的平均速度大于工作行程中的平均速度的特性。 （2）极位夹角 曲柄与连杆两次共线位置之间所夹的锐角θ称为极位夹角 δ1 δ2 铰链四杆机构基本类型的运动特性 （3）急回特性系数（行程速度变化系数）：K 注意：当机构存在极位夹角θ时，机构便有急回运动特性， θ＞0°，则K＞1，机构具有急回特性； θ=0°，则K=1，机构无急回特性。 θ角愈大，K值愈大，机构的急回运动性质也愈显著，但机构的传动平稳性下降。 铰链四杆机构基本类型的运动特性 2.死点 （1）定义 在曲柄摇杆机构中，设摇杆CD为主动件，曲柄AB为从动件，当连杆与曲柄在一条直线上。这时出现“顶死”现象。此时机构的位置称为死点 铰链四杆机构基本类型的运动特性 （2）克服死点的方法 一是采用机构错位排列的办法。如蒸汽机车车轮联动机构 二是采用加大从动件惯性的办法。如缝纫机踏板机构 铰链四杆机构基本类型的运动特性 （3）利用死点位置（用于锁定机构） ①飞机的起落架机构，在机轮放下时，杆BC与杆CD成一直线，机构处于死点，此时虽然机轮上可能受到很大的力，起落架不会反转（折回），使降落更加可靠。 铰链四杆机构基本类型的运动特性 ②钻床工件夹紧机构，也是利用机构的死点进行工作的，当工件夹紧后，BCD成一直线，机构处于死点位置，将工件紧紧压住，保证在钻削加工时，工件不会松脱。 铰链四杆机构基本类型的运动特性 铰链四杆机构的运动特性 练习3 1.曲柄摇杆机构中，只有当 为主动件时，才会出现“死点”位置。A.连杆 B.机架 C.摇杆 D.曲柄2.A. K<1 B. K=1 C. K>1 D. K=03.当极位夹角为 时，曲柄摇杆机构无急回运动。A.θ<0 B.θ=0 C.θ≤0 D.θ>02.当急回转性系数K 时，曲柄摇杆机构才有急回运动。 C D >1 小结 1.曲柄存在条件 （1）“lmax+lmin≤l’+l’’” （2）连架杆与机架中必有一个是最短杆。 2.铰链四杆机构基本类型的判别方法： （1）lmax+lmin≤l’+l’’ 1）以最短杆相邻杆为机架，为曲柄摇杆机构，且最短杆为曲柄 2）以最短杆为机架，该机构为双曲柄机构 3）以最短杆相对杆为机架，该机构为双摇杆机构 小结 （2）lmax+lmin>l’+l’’ 则无论何杆作机架，都是双摇杆机构 3.当曲柄为主动件做等角速度转动时，从动件有急回特性。具有急回特性的机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构和摆动导杆机构等。 4.在曲柄作为从动件时的上述机构及双摇杆机构中，连杆与从动件都有共线位置，会出现死点，导致机构卡死或出现运动方向不确定的现象。 感谢观看 $$