大工11秋《机械原理》辅导资料三

机械原理辅导资料三

主题：第三章平面连杆机构及其设计

学习时间：2011年10月17日－10月23日

内容：

我们这周主要学习本课程课件的第三章。主要内容如下：

一、学习要求

1.了解连杆机构基本型式及特点，掌握其演化方法。

2.掌握连杆机构的工作特性。

3.了解平面机构运动分析的方法，掌握应用瞬心法、杆组法对机构进行运动分析的方法。

4.了解连杆机构设计的基本问题，熟练运用图解法对机构进行设计，掌握解析法对机构进行设计的方法。

二、主要内容

一、平面连杆机构基本型式及特点

（一）基本概念

1. 铰链四杆机构的构成

2. 连架杆

3. 曲柄

4. 摇杆

5. 连杆

6. 机架

7. 转动副

8. 周转副

9. 摆转副

(a)曲柄摇杆机构 (b)双摇杆机构（c）双曲柄机构

图1 各种铰链四杆机构

（二）平面四杆机构的演化

1. 改变构件形状和相对尺寸

图2 改变构件形状和相对尺寸

2. 选不同的构件为机架

（a）曲柄滑块机构（b）转动导杆机构

图3 选不同的构件为机架

3.改变运动副的尺寸

（a）曲柄滑块机构（b）偏心轮机构

图4 改变运动副的尺寸

二、平面连杆机构的工作特性

（一）平面四杆机构存在曲柄的条件

图5 平面连杆机构的两个特殊位置

1. 取决于各杆的相对长度及机架的选择。

2. 铰链四杆机构满足杆长之和条件，则最短杆两端的转动副为周转副，最短杆对边构件两端的转动副为摆转副。

3. 杆长之和条件：最短杆和最长杆之和必小于或等于其它两杆之和。

图6 四杆机构杆长关系与机构性质的关系

三、平面连杆机构的特点及功能

（一）四杆机构的急回运动特性

曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不相同，这种运动称为曲柄摇杆

机构的急回运动。

1. 曲柄摇杆机构

图7 曲柄摇杆机构的急回运动特性

2. 曲柄滑块机构

（a）对心曲柄滑块机构

（b）偏置曲柄滑块机构

图8 曲柄滑块机构的急回运动特性

3. 摆动导杆机构

图9 摆动导杆机构的急回运动特性

（二）传力特性

1. 压力角α：从动件上所受的驱动力p 与其力作用点的绝对速度方向间所夹的锐角。α减小，传力特性好。

图10 传力特性示意图

2. 传动角γ：αγ-=090。γ增大，传力特性好，0

40≥γ。

3. 压力角和传动角的大小随机构位置而变。

四、平面连杆机构的运动分析 （一）概念

1. 已知各构件几何尺寸及原动件的运动，确定机构中构件的位移、速度和加速度。

2. 运动分析的目的和方法： ● 图解法 ● 解析法

（二）应用瞬心法进行运动分析

1. 瞬心：两构件作相对平面运动时，可以认为它们是绕某一重合点作相对转动，此重合点即为瞬时速度中心，简称瞬心。

● 瞬时速度相同重合点 ● 相对速度为零重合点

2. 机构中瞬心的数目2)

1(2-=

N N C N

3. 瞬心求法

● 两构件直接接触

（a ）两构件形成转动副 （b ）两构件形成移动副

(c)纯滚动（d）既滚动又滑动

图11 两构件直接接触的瞬心求法

两构件不直接接触

三心定理：作平面运动的三个构件共有三个瞬心，它们位于同一直线上。（三）应用杆组法进行运动分析

解析法作连杆机构的运动分析的任务是建立和求解机构中某构件或某点的位移、速度和加速度方程。其中关键问题是求解位移方程。

杆组法运动分析的步骤：

1. 建立坐标系，明确已知，未知参数。

2. 根据机构组成原理将机构拆杆组。

3. 对主动件进行运动分析，求出与其它构件连结点处的运动参数。

4. 对与主动件连结的杆组进行运动分析，求出对应的运动参数。

5. 若干组中还有其它待求点，采用单杆机构运动方法，求出各点运动参数。

6. 顺次分析对应的杆组的运动参数，直至求出全部运动参数。

三、重要考点

多选题

1.在有整转副存在的铰链四杆机构中，取不同杆作机架，可得到（）。

A．双曲柄机构

B．曲柄摇杆机构

C．双摇杆机构

D．不确定

2. 平面连杆机构的特点包括下列的（）。

A．传递动力大

B．加工容易

C．运动形式多样

D．连杆曲线多样性

答案：1.ABC；2.ABCD。

判断题

1.（）平面四杆机构其实是由3个构件所组成的。

2.（）平行四边形机构的传动特点是主动曲柄和从动曲柄均以相同的角速度转动，连杆作平动。

答案：1.错；2.对。