机械设计基础_第二章_平面连杆机构.

合集下载

机械设计基础第2版(机械工业出版社)ppt课件

精选课件
35
第三节平面四杆机构的设计
图2-30 按K设计曲柄摇杆机构
1)由公式θ=-1/+1×180°计算出极位夹角θ。
精选课件
36
第三节平面四杆机构的设计
1)由公式θ=-1/+1×180°计算出极位夹角θ。 2)选定转动副D的位置，选择比例尺μl，按给定的摇杆长度及摆角ψ，绘出摇杆的两个极限位置C1D和C2D。 3)由C1、C2作∠C1C2O=∠C2C1O=90°-θ，得交点O。 4)以O点为圆心、OC1为半径作圆m，则弧所对的圆周角为θ。 5)连接C1A和C2A，则C1A和C2A分别为曲柄与连杆共线的两个位置，故AC1=B1C1-AB1=lBC-lAB，AC2=B2C2+AB2=lBC+lAB。
图2-4 双曲柄机构 a)惯性筛机构 b)平行双曲柄机构 c)反向双曲柄机构
图2-5 平行双曲柄机构
精选课件
7
第一节平面连杆机构的类型和演化
(3)双摇杆机构两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构，其主要功用是实现摆动与摆动的互相转换。
图2-6 鹤式起重机
精选课件
8
第一节平面连杆机构的类型和演化
16
第一节平面连杆机构的类型和演化
5)偏心圆盘机构。
图2-15 偏心圆盘机构
(2)双滑块四杆机构的基本形式 1)正弦机构。 2)正切机构。 3)椭圆仪机构图2-18为双滑块机构。
精选课件
17
第一节平面连杆机构的类型和演化
图2-16 正弦机构
精选课件
18
第一节平面连杆机构的类型和演化
图2-17 正切机构
精选课件
23
第二节铰链四杆机构的基本特性

机械设计基础第二章--常用机构介绍

4—机架 1，3—连架杆→定轴转动 2—连杆→平面运动整转副：二构件相对运动为
整周转动。
摆动副：二构件相对运动不为整周转动。
曲柄：作整周转动的连架杆
摇杆：非整周转动的连架杆
C
2
B
3
1
A
D
4
二、平面四杆机构的常用形式
1、曲柄摇杆机构
（构件4为机架、构件2为机架）
2、双曲柄机构
}全回转副四杆机构
(二)曲柄为最短杆。 ▲铰链四杆机构存在曲柄的条件是：
(一)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
(二)机架或连架杆为最短杆。
4、曲柄滑块机构二、平面四杆机构的内部演化:
第二节凸轮机构
一、凸轮机构的组成与分类：运动方式：将主动凸轮的连续转动或
移动转换成为从动件的移动或摆动。分类：1、形状
①盘形凸轮机构——平面凸轮机构
②移动凸轮机构——平面凸轮机构
③圆柱凸轮机构——空间凸轮机构
2、运动形式
按从动件的运动型式：
①尖底从动件：用于低速；
②滚子从动件：应用最普遍；
③平底从动件：用于高速
O
r0
1 2 3
4
5
6 7 8
二、从动件的常用运动规律
从动件的运动规律——从动件在工作过程中，其位移（角位移）、速度（角速度）和加速度（角加速度）随时间（或凸轮转角）变化的规律。
长几何形状简单——便于加工，成本低。 3、缺点： ①只能近似实现给定的运动规律； ②设计复杂；
③只用于速度较低的场合。
由转动副联接四个构
件而形成的机构，称为铰链四杆机构，如图所示。图中固定不动的构件是机架；与机架相连的构件称为连架杆；不与机架直接相连的构件称为连杆。连架杆中，能作整周回转的称为曲柄，只能作往复摆动的称为摇杆。根据两连架杆中曲柄(或摇杆)的数目，铰链四杆机构可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

机械设计基础平面连杆机构

机械设计基础平面连杆机构1. 介绍平面连杆机构是机械设计中常见的一种机械结构，由若干杆件组成并通过铰链连接。

这种机构广泛应用于各种机械装置和系统中，如发动机、机械手等。

平面连杆机构的设计目标是通过合理配置连杆的长度和铰链位置来实现特定的运动，使它能够完成所需的工作。

在设计过程中，需要考虑机构的稳定性、刚度、运动路径等因素，以确保机构能够正常运行并满足设计要求。

本文将介绍平面连杆机构的基本原理、设计要点和常见应用实例。

2. 基本原理平面连杆机构的基本原理是利用杆件的长度和铰链的位置，通过特定的连杆结构来实现机构的运动。

2.1 连杆连杆是平面连杆机构中的主要组成部分，通常由刚性材料制成。

连杆通过铰链连接在一起，形成一个闭合的结构。

连杆的长度和形状对机构的运动特性有重要影响。

常见的连杆形状有直杆、曲杆和弧杆等。

在设计时，需要根据具体的运动要求和空间限制选择适当的连杆形状和长度。

2.2 铰链铰链是连杆机构中的连接件，用于连接连杆并允许相对运动。

铰链通常由轴和轴承组成，能够实现转动或滑动运动。

铰链的位置对机构的运动轨迹和运动范围有决定性影响。

在设计时，需要合理选择铰链的位置和类型，以满足设计要求。

3. 设计要点3.1 运动要求在设计平面连杆机构时，首先需要明确机构的运动要求。

例如，需要确定机构的运动类型（旋转、直线、滑动等）、运动范围、速度和加速度等。

这些要求将指导后续的连杆和铰链的设计。

3.2 连杆长度连杆的长度直接决定机构的运动幅度和工作空间。

在设计时，需要根据运动要求和空间限制选择合适的连杆长度。

较短的连杆长度可提高机构的刚度和稳定性，但限制了运动范围；较长的连杆长度可以实现更大的运动幅度，但可能会导致机构不稳定。

3.3 铰链位置铰链的位置是机构设计中的关键因素之一，它直接影响机构的运动轨迹和运动范围。

在选择铰链位置时，需要考虑到机构的运动要求、连杆长度以及其他约束条件，以实现所需的运动轨迹。

3.4 负载和刚度在设计平面连杆机构时，需要考虑机构受到的负载和所需的刚度。

机械设计基础第二章答案

二、平面连杆机构2-1 判断题（1）×（2）×（3）√（4）×（5）√（6）×（7）√（8）√（9）√（10）×（11）×（12）√（13）×（14）×（15）√（16）×（17）×（18）√（19）×（20）√（21）×（22）×（23）×（24）×（25）√2-2 填空题（1）低（2）转动（3）3 （4）连杆，连架杆（5）曲柄，摇杆（6）最短（7）曲柄摇杆（8）摇杆，连杆（9）2 （10）＞（11）运动不确定（12）非工作时间（13）惯性（14）大（15）中的摆动导杆机构有，中的转动导杆机构无（16）机架（17）曲柄（18）曲柄滑块（19）双摇杆（20）双曲柄机构（21）无，有2-3 选择题（1）A （2）C （3）B （4）A （5）B （6）B （7）A（8）C （9）A （10）A （11）A （12）C （13）C （14）A（15）A （16）A （17）A （18）A （19）A （20）A （21）A2-4 解：a）双曲柄机构，因为40+110<70+90，满足杆长条件，并以最短杆为机架b）曲柄摇杆机构，因为30+130<110+120，满足杆长条件，并以最短杆的邻边为机架c）双摇杆机构，因为50+100>60+70，不满足杆长条件，无论以哪杆为机架都是双摇杆机构d）双摇杆机构，因为50+120=80+90，满足杆长条件，并以最短杆的对边为机架2-5 解：（1）由该机构各杆长度可得l AB+ l BC＜l CD+ l AD，由此可知满足杆长条件，当以AB杆或AB杆的邻边为机架时该机构有曲柄存在（2）以l BC或l AD杆成为机架即为曲柄摇杆机构，以l AB杆成为机架即为双曲柄机构，以l CD杆成为机架即为双摇杆机构2-6 解：（1）曲柄摇杆机构由题意知连架杆CD杆不是最短杆，要为曲柄摇杆机构，连架杆AB杆应为最短杆（0<l AB ≤300 mm）且应满足杆长条件l AB+l BC≤l CD+l AD，由此可得0<l AB≤150mm （2）双摇杆机构由题意知机架AD杆不是最短杆的对边，要为双摇杆机构应不满足杆长条件①AB杆为最短杆（0<l AB≤300mm）时，l AB+l BC>l CD+l AD，由此可得150mm<l AB≤300mm②AB杆为中间杆（300mm≤l AB≤500mm）时，l AD+l BC>l CD+l AB，由此可得300mm≤l AB<450mm③AB杆为最长杆（500mm≤l AB<1150mm）时，l AB+l AD>l CD+l BC，由此可得550mm<l AB<1150mm由此可知：150mm<l AB<450 mm，550mm<l AB<1150 mm（3）双曲柄机构要为双曲柄机构，AD 杆必须为最短杆且应满足杆长条件①AB 杆为中间杆（300mm ≤l AB ≤500mm ）时，l AD +l BC ≤l CD + l AB ，由此可得450mm ≤l AB ≤500mm②AB 杆为最长杆（500mm ≤l AB <1150mm ）时，l AB +l AD ≤l CD +l BC ，由此可得500mm ≤l AB ≤550mm由此可知：450mm ≤l AB ≤550mm2-7 解：a ）b ）c ）d ）e ）各机构压力角和传动角如图所示，图a)、d ）机构无死点位置，图b)、c ）、e ）机构有死点位置2-8 解：用作图法求解，主要步骤：（1）计算极位夹角：︒=+-⨯︒=+-⨯︒=3615.115.118011180K K θ （2）取比例尺μ=0.001m/mm（3）根据比例尺和已知条件定出A 、D 、C 三点，如图所示（4）连接AC ，以AC 为边作θ角的另一角边线，与以D 为圆心、摇杆DC 为半径的圆弧相交于C 1和C 2点，连接DC 1和DC 2得摇杆的另一极限位置（两个）（5）从图中量得AC =71mm ，AC 1=26mm ，AC 2=170mm（6）当摇杆的另一极限位置位于DC 1时：5mm .2221=⨯=AC AC l AB －μ，5mm .4821=+⨯=AC AC l BC μ （7）当摇杆的另一极限位置位于DC 1时： 5mm .4922=⨯=AC AC l AB －μ，5mm .12022=+⨯=AC AC l BC μ 答：曲柄和连杆的长度分别为22.5mm 、48.5mm 和49.5mm 、120.5mm 。

机械设计基础第二章

第2章平面连杆机构2.1平面连杆机构的特点和应用连杆机构是由若干刚性构件用低副连接组成的机构，又称为低副机构。

在连杆机构中，若各运动构件均在相互平行的平面内运动，称为平面连杆机构；若各运动构件不都在相互平行的平面内运动，则称为空间连杆机构。

平面连杆机构被广泛应用在各类机械中，之所以广泛应用，是因为它有较显著的优点：（1）平面连杆机构中的运动副都是低副，其构件间为面接触，传动时压强较小，便于润滑，因而磨损较轻，可承受较大载荷。

（2）平面连杆机构中的运动副中的构件几何形状简单（圆柱面或平面），易于加工。

且构件间的接触是靠本身的几何约束来保持的，所以构件工作可靠。

（3）平面连杆机构中的连杆曲线丰富，改变各构件的相对长度，便可使从动件满足不同运动规律的要求。

另外可实现远距离传动。

平面连杆机构也存在一定的局限性，其主要缺点如下：（1）根据从动件所需要的运动规律或轨迹设计连杆机构比较复杂，精度不高。

（2）运动时产生的惯性力难以平衡，不适用于高速的场合。

（3）机构中具有较多的构件和运动副，则运动副的间隙和各构件的尺寸误差使机构存在累积误差，影响机构的运动精度，机械效率降低。

所以不能用于高速精密的场合。

平面连杆机构具有上述特点，所以广泛应用于机床、动力机械、工程机械等各种机械和仪表中。

如鹤式起重机传动机构（图2-1），摇头风扇传动机构（图2-2）以及缝纫机、颚式破碎机、拖拉机等机器设备中的传动、操纵机构等都采用连杆机构。

图2-1鹤式起重机图2-2 摇头风扇传动机构2.2平面连杆机构的类型及其演化2.2.1 平面四杆机构的基本形式全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如图2-3所示。

机构的固定件4称为机架；与机架相联接的杆1和杆3称为连架杆；不与机架直接联接的杆2称为连杆。

能作整周转动的连架杆，称为曲柄。

仅能在某一角度摆动的连架杆，称为摇杆。

按照连架杆的运动形式，将铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

机械设计基础(专科)第2章平面连杆机构

缝纫机踏板机构动画
缝纫机动画(3D)
缝纫机跳线机构动画
缝纫机刺布机构动画（3D)
搅拌机动画
雷达天线俯仰机构动画
双曲柄机构动画
惯性筛动画
升降台动画（3D)
正平行四边形动画
机车车轮动画(3D)
机车车轮联动机构动画
反平行四边形动画
车门启闭机构动画
车门启闭动画(3D)
3、双摇杆机构：两个连架杆都是摇杆。
右图中的局部自由度经上述处理后，则机构自由度：
F 3n 2P P 3 2 2 2 1 1 L H
局部自由度动画
（3）虚约束:
对机构运动实际上不起约束作用的约束称为虚约束。 1）转动副轴线重合的虚约束
转动副轴线重合的虚约束动画
2）移动副导路平行的虚约束当两构件在多处形成移动副，并且各移动副的导路互相平行，则其中只有一个移动副起实际的约束作用，而其余移动副均为虚约束。
解：1）分析运动，确定构件的类型和数量
进气阀3

2）确定运动副的类型和数目
3）选择视图平面
活塞2
排气阀4
顶杆8
气缸体1
4）选取比例尺，根据机连杆5 构运动尺寸，定出各运动副间的相对位置曲轴6
5）画出各运动副和机构符号，并表示出各构件
齿轮10
凸轮7
内燃机的机构运动简图
内燃机凸轮动画
2.2.4
机构运动简图绘制 1.分析机械的结构和动作原理，确定构件的数目。 2.分析构件间的相对运动，确定运动副的数目和类型。 3.选定视图投影面及比例尺μL=实际尺寸/ 图上尺寸(m/mm)，顺序确定转动副和移动副导路的位置，根据原动件的位置及各杆长等绘出各构件，得到机构运动简图。

《机械设计基础》第2章_平面连杆机构解析

0 0
由上式可知，机构的急回程度取决于极位夹
角θ的大小。θ角越大，K值越大，机构的急回程
度也越高，但机构运动的平稳性就越差。反之反然。一般机械中1≤K≤2。
5.连杆机构具有急回特性的条件
⑴ 输入件等速整周转动；
⑵ 输出件往复运动；
⑶ 极位夹角
。 0
6.常见具有急回特性的四杆机构
二、平面连杆机构的特点及应用
1.平面连杆机构的特点
⑴寿命长低副联接，接触表面为平面或圆柱面，
压力小；便于润滑，磨损较小。
⑵易于制造连杆机构以杆件为主，结构简单。 ⑶可实现远距离操纵控制因连杆易于作成较长
的构件。
⑷可实现比较复杂的运动规律 ⑸设计计算较繁复，当机构复杂时累计误差较大，
2、双曲柄机构
具有两个曲柄的铰链四杆机构。
⑴平行四边形机构：连杆与机架的长度相等，且曲
柄的转向相同长度也相等的双曲柄机构。这种机构两曲柄的角速度始终保持相等，且连杆始终做平动，故应用较广。
运动的不确定性
有辅助构件的重复机构
有辅助构件的错列机构
⑵逆平行四边形机构：连杆与机架的长度相等，两
含有两个移动副的四杆机构应用实例
2.3 平面四杆机构的基本特性
一、铰链四杆机构存在曲柄的条件
设 AB 为曲柄,
由 △BCD :
且 a <d .
b+c>f 、 b+f >c 、 c+f >b
以 fmax = a + d ， fmin = d - a b+c >a+d 、 b+d >a+c 、 c+d >a+b 化简后得: a<b 、 a<c 、 a< d 若 d <a d<a、d<b、d<c 代入并整理得：

机械设计基础第四版第2章

动画演示
例题:
例题 1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB是曲柄，求AB的取值范围；
2）如果该机构能成为双曲柄机构，求AB的最小值；
3）如果该机构能成为双摇杆机构，求AB的取值范围。
50
C
(1) AB为最短
B
35
l AB
l AB 50
30 35 30
l AB
15
(2) AAD为30最短 D
(lAB )max 15mm
503030lABl
AB
50 35
45
l AB
50
或
lAB
l AB 30
50 50
35
50
l AB
55
lAB 50 30 35 115mm
(lAB )min 45mm
(3)只能考虑不满足杆长和条件下的机构
AB为最短
lAB
l AB 50
30 35
50
C
35
A 30
D
§2-2 铰链四杆机构的演化
一、曲柄滑块机构广泛用与内燃机、冲床等，将回转运动转变为直线运动或反之。
e=0 时，对心；e≠0时，偏置。
对心没急回特性, 滑块为原动件时有死点，
铰链四杆机构的演化
二、曲柄滑块机构的演化（取不同构件为机架或改变杆长）
1.导杆机构
小型刨床应用实例
t1 / t2
180 180
2）压力角与传动角压力角——从动件受力方向与受力点绝对速度方向的夹角
铰链四杆机构
Psin----有害分力
P
Pcos-----有效分力
希望小好，不便度量，用其余角来度量，称为传动角，所以大，传力性能好. 是变化的， min≧ 40°

机械设计基础第2章平面连杆机构1

急回运动特性可用行程速度变化系数K表示，即
K V2 C1C2 t2 t1 180 V1 C1C2 t1 t2 180
—为摇杆处于两极限位置对应曲柄所夹锐角，称极位夹角。
整理后，得极位夹角计算公式：
180 K 1
K 1
分析可知：越大，K值越大，急回运动性质越显著，机构运动平稳
2）双曲柄机构
例1：图2-1b铰链四杆机构。A、B为整转副，1为机架，两连架杆2、 4均为曲柄的铰链四杆机构为双曲柄机构。
通常主动曲柄做等速转动，从动曲柄做变速转动。
作用：将等速回转转变为等速或变速回转。
应用实例：旋转式叶片泵
1
A D C 设计：潘存云
B 2
3
由相位依次相差90° 的四个双曲柄机构组成。曲柄1等角速度顺时针转动时，连设计：杆潘存云2带动从动曲柄3 作周期性变速转动，因此，相邻两从动曲柄间夹角也周期性变化。
2）曲柄处于AB2位置时，形成三角形AC2D。存在以下关系：l 1+ l 2≤l4+ l3
上三式两两相加得： l 1≤l 2 l 1≤l 3 l 1≤l 4
平面四杆机构具有整转副→可能存在曲柄。
杆1为曲柄，作整周回转，必有两次与机架共线
则由△B’C’D可得：三角形任意两边之和大于第三边
l1+ l4 ≤ l2 + l3 则由△B”C”D可得：
2、导杆机构—改变曲柄滑块机构固定构件演化来的（P25图2-10）转动导杆机构；摆动导杆机构应用：牛头刨床，插床，回转式油泵。
3、插块机构和定块机构（P25图2-10）
三、含有两个移动副的四杆机构（双滑块机构）P26图14-17 （认识）分四种形式：1）两个移动副不相邻；2）两个移动副相邻；且其

机械设计基础-平面连杆机构

平面连杆机构的运动分析
运动分析是设计平面连杆机构中的重要步骤，通过分析各部件的运动规律和约束关系，可以确定机构的性能和工作范围。
实例与案例分析
案例一
设计一个机械手臂，使其能够在不同位置和角度进行精确定位。
案例二
设计一个车门开闭机构，使其能够平稳地打开和关闭。
机械设计基础-平面连杆机构
这个幻灯片将介绍平面连杆机构的基本知识，包括组成、作用、种类、设计要点、运动分析以及实例与案例分析。
平面连杆机构简介
平面连杆机构是一种常见而重要的机械传动机构，它由连杆、铰链和机构连接件组成，用于将旋转运动转化为直线运动或相反。
平面连杆机构的组成
连杆
起支撑作用，将旋转运动转化为直线运动。
由滑块和曲杆组成，常用于发动机的活塞连杆传动。
四连杆机构
由四个连杆组成，常见于机械手臂和门的开闭机构。
平面伸缩杆机构
通过类似电车接触网的结构实现伸缩变形。
平面连杆机构的设计要点
1
连杆比例设计
确定连杆的比例关系以实现所需的运动。
铰链选型
2
选择合适的铰链类型和尺寸以满足设计
要求。
3
机构连接方式
选择适当的机构连接件和连接方式以保证机构的稳定性。
铰链
连接连杆和机构连接件，使其能够相对运动。
机构连接件
固定在机构上，用于连接铰链和机构化为直线运动或相反。
2 传递力量
通过连杆将动力从一个地方传递到另一个地方。
3 控制位置
通过调整连杆的长度和角度来控制机构的位置。
平面连杆机构的种类
滑块曲杆机构

机械设计基础——平面连杆机构

B
A
C
B
曲柄滑块机构

A B
导杆机构
C

AB > AC
A
转动导杆机构
C A
AB < AC C B
摆动导杆机构
A
C
曲柄摇块机构
B
A
定块机构 (移动导杆机构) C
B
（1）导杆机构
演化过程：曲柄滑块机构
曲柄改为机架
导杆机构。
转动导杆机构的应用
简易刨床
摆动导杆机构的应用
牛头刨床机构
（2）曲柄摇块机构
M 相距 h F
。
（3）不含力偶的三力杆件：三个力汇交于一点。
（4）确定摩擦总反力 FRik 方位：判断 F 指向 Rik
确定
ki转向
使 F 与摩擦圆相切， Rik
并
ki与转向相反
例. 已知：驱动力F，f, φ=arctanf, 各销钉半径r,
当量摩擦系数f0, ρ=r f0, 求：Mq
Fr
Fr
Fr 作用在契块上的力
Fr f 驱动力：F 2 Ff f Fr fV Fr sin sin
f fV 楔形槽面当量摩擦系数 sin
fV f
2 . 转动副中的摩擦力
已知：M、ω21 、Fr . 摩擦力矩：
21
M f FR 21 Fr
（2）当螺母沿轴向与Fa方向相同移动时
支持力（阻力）
' M tan( ) ' d ' M do tan
' Md 支持阻力力矩 ' M do 理想支持阻力矩
Fd'

机械设计基础课件-2-3平面连杆机构

定义
2-3平面连杆机构由两个或三个连杆以及其它连接件组成的一种机械机构。
连杆
连杆是机构的主要组成部分，负责传递力、转动和滑动运动。
连接件
连接件用于连接连杆，并保证其固定和自由运动。
2-3平面连杆构中各连杆和连接件的长度和位置。
2
步骤二
使用运动学原理分析各连杆的运动轨迹和速度。
使用尽可能少的连杆和连接件，减少运动系统中的摩擦和能量损失。
运动可靠
确保连杆机构在运行中稳定、可靠，并且符合预期的运动要求。
易于维护
设计机构时考虑到维护和维修的方便性，减少因故障导致的停机时间。
2-3平面连杆机构的应用与案例分析
应用领域汽车工业机械工业航空航天
案例悬挂系统、刹车系统压力机、冲床升降舵、襟翼机构
总结与展望
2-3平面连杆机构是一种重要的机械结构，广泛应用于各个领域。未来，随着技术的不断发展，它将在更多的领域得到应用和改进。
3
步骤三
根据运动分析结果，优化连杆机构设计，并解决可能的运动干涉问题。
2-3平面连杆机构的驱动方式
1 电动驱动
通过电动机提供动力驱动连杆机构的运动。
2 液压驱动
通过液压系统产生的压力控制连杆机构的运动。
3 气动驱动
通过气动系统产生的压力控制连杆机构的运动。
2-3平面连杆机构的设计原则
结构简单
机械设计基础课件-2-3平面连杆机构
本课件将介绍2-3平面连杆机构的概述、定义与组成部分、运动分析、驱动方式、设计原则、应用与案例分析，并总结与展望。
2-3平面连杆机构的概述
2-3平面连杆机构是一种基本的机械结构，由多个连杆构成，并通过铰链连接。它具有简单的结构和广泛的应用领域。

《机械设计基础》第2章平面机构的运动简

动状态。
从动件运动规律分析
02
根据凸轮轮廓曲线和从动件的运动学关系，分析从动件的运动
规律。
机构受力分析
03
分析凸轮机构在工作过程中的受力情况，为机构的强度和刚度
设计提供依据。
凸轮机构动力学性能研究
动力学模型建立
建立凸轮机构的动力学模型，包括构件的质量、转动惯量等参数。
运动微分方程求解
根据动力学模型建立运动微分方程，并求解得到各构件的动态响应。
绘制方法
绘制机构运动简图时，应首先确定机构的原动件和从动件，然后根据构件之间的相对运动关系选择合适的符号来代表构件和运动副，最后按比例尺定出各运动副的相对位置。在绘制过程中，还应注意保持图形的清晰和整洁。
02 平面连杆机构分析
连杆机构组成及工作原理
组成
连杆机构由连杆、曲柄、摇杆和机架等基本构件组成，通过构件间的相对运动实现机构的运动传递和变换。
集中质量法
将齿轮传动系统等效为多个集中质量的振动系统，建立动力学方程进行分析。
分布质量法
考虑齿轮的连续分布质量，建立更精确的动力学模型进行分析。
有限元法
利用有限元软件对齿轮传动系统进行建模和分析，可得到更详细的动力学特性。
齿轮传动效率提升途径
01
选择合适的齿轮材料和热处理工艺，提高齿轮的强度和耐磨性。
组成要素
平面机构由构件和运动副组成，其中构件是机构中的运动单元体，而运动副则是构件之间的可动连接部分。
平面机构类型与特点
类型
平面机构类型包括平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等。
特点
各类平面机构具有不同的运动特点和适用范围，例如平面连杆机构运动平稳、凸轮机构可实现复杂运动规律、齿轮机构传动比准确等。

机械设计基础第二章平面连杆机构

(3)过C1、C2、 P 作圆
(4)AC1=L2－L1, AC2=L2+L1→ L1=1/2(AC2－AC1)
→无数解
以L1为半径作圆,交B1,B2点 →曲柄两位置
M
N
在圆上任选一点A
C1M与C2N交于P点
作∠C1C2N=90－θ,
P
2.导杆机构: P.33
→取决于机构各杆的相对长度
A
D
B
B’
B”
C
C’
C”
三式相加 → ┌ l1≤l2 │ l1≤l3 └ l1≤l4
当杆1处于AB ”位置→ △AC ”D
→ l1＋l2≤l3＋l4 (2-3)
→┌(l2－l1) ＋l3 ≥l4 →┌l1＋l4≤l2＋l3 (2-1) └(l2－l1) ＋l4 ≥l3 └l1＋l3≤l2＋l4 (2-2)
图2-4
曲柄摇杆机构
φ1
φ2
ψ
(2-4)
（二）压力角和传动角 P.30
1.压力角α－
2.传动角γ
：BC是二力杆,驱动力F 沿BC方向
作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度VC之间所夹的锐角。
工作行程: 空回行程:
B2→B1 (φ 2) →摇杆C2→C1 (ψ) ∵ φ 1＞ φ 2 , 而ψ不变
B1→B2 (φ1) → 摇杆C1→C2 (ψ)
→ 工作行程时间＞空回行程时间
曲柄(主)匀速转动(顺) 摇杆(从)变速往复摆动
图2-4
曲柄摇杆机构
φ1
φ2
ψ
极位:
缺点:
2.应用:
优点
1.手动冲床： ← 两个四杆机构组成（双摇杆～+摇杆滑块机构）
2.筛料机构：六杆机构←两个四杆机构组成（双曲柄～ +曲柄滑块～）

机械设计基础第2章平面连杆机构习题解答

2.6设计一偏置曲柄滑块机构。

已知滑块的行程H =50mm ，行程速比系数K =1.5，导路的偏距e =20mm 。

试求曲柄的长度l AB 和连杆的长度l BC ，并求作最大压力角αmax 。

解：行程速比系数K=1.5，则机构的极位夹角为︒=+-︒=+-︒=3615.115.118011180K K θ选定作图比例，先画出滑块的两个极限位置C 1和C 2，再分别过点C 1、C 2作与直线成︒=-︒5490θ的射线，两射线将于点O 。

以点O 为圆心，OC 2为半径作圆，最后再作一条与直线C 1C 2相距为mm e 20=的直线，该直线与先前所作的圆的交点就是固定铰链点Ａ。

作图过程如题2.6图所示。

直接由图中量取mm AC 251=，mm AC 682=，所以曲柄AB 的长度为mm AC AC l AB 5.2122568212=-=-=连杆BC 的长度为mm AC AC l BC 5.4622568221=+=+=2.7试设计一曲柄摇杆机构，已知行程速比系数K =1.2，摇杆长L CD =300mm ，其最大摆2B 1B 2C 1C Aeθ21C C θ-︒90题2.6图O角ψmax =35°，曲柄长L AB =80mm 。

求连杆长L BC ，并验算最小传动角γmin 是否在允许的范围内。

解：简要作图步骤：作圆η。

以O 为圆心，OC 1为半径作圆，再以C 2为圆心，2l AB 为半径作圆，两圆交于S 点；●连接C 2S 延长交圆η于A 点；❍⏹机构在AB ′C′D 位置时有γmin =430<[γ]2.8图所示为脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。

铰链中心A 、B 在铅垂线上，要求踏板DC 在水平位置上下各摆动10°，且l DC =500mm ，l AD =1000mm 。

试求曲柄AB 和连杆BC 的长度l AB 和l BC ，并画出机构的止点位置。

mmml 005.0=μ20125.1125.118011180=+-=+-=θK K η212AC AC AB l l l -=212AC AC BC l l l +=D1C 2C ψA1B 2B Pθθ- 90SminγB 'C 'O解：1取长度比例尺做机构图mmmml20=μ()()mmAC AC l l AB752205.5260212=-=-=μ()()mmAC AC l l BC11252202.5260212=+=+=μ2.9图所示为一实验用小电炉的炉门装置，在关闭时为位置E 1，开启时为位置E 2，试设计一四杆机构来操作炉门的启闭(各有关尺寸见图)。

《机械设计基础》课程讲解课件第二章第一节铰链四杆机构及其演化

2.导杆机构
取曲柄滑块机构中的不同构件作为机架，可以得到以下四种不同的机构。
曲柄滑块机构
转动导杆机构
定块机构
摇块导杆机构
应用
小型刨床机构
曲柄摆动导杆机构 (a)曲柄摆动导杆机构; (b)电气开关
卡车车厢自动翻转卸料机构
手动抽水机
3.偏心轮机构扩大转动副
（a）等效曲柄滑块机构（b）曲柄滑块机构（c）等效曲柄摇杆机构（d) 曲柄摇杆机构
摇杆为主动件时，则可以将摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动。
应用举例：
①牛头刨床工作台横向进给机构 ②缝纫机的踏板机构
图 7-3 缝纫机踏板机构
牛头刨床进给机构
缝纫机踏板机构
(a)局部结构图 ; (b)曲柄摇杆机构运动简图 1—主动齿轮; 2—从动齿轮; 3—连杆; 4—摇杆（棘爪）;
5—棘轮; 6—丝杠 ; 7—机架
一、平面四杆机构的基本型式—铰链四杆机构
1．曲柄摇杆机构 2．双曲柄机构
3．双摇杆机构
运动副全是转动副
二、平面四杆机构的演化型式
1．曲柄滑块机构 2．导杆机构 3．偏心轮机构
一、平面四杆机构的基本型式
1.曲柄摇杆机构
☆ 两连架杆中一个为曲柄，另
一个为摇杆。
曲柄为主动件时，可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动的运动转换。
特点：容易加工；工作时润滑条件和受力情况好；可用于较重载荷的传动中。
应用举例：蒸汽机换气阀传动机构、冲压机传动机构等。
机械设计基础
第二章平面连杆机构
第一节铰链四杆机构及其演化第二节平面四杆机构的基本特性
概念
定义: 全由低副（转动副、移动副）构成的平面机构称为平面连杆机构