04-1-铰链机构和滑块机构.ppt

第2篇常用机构第4章平面连杆机构由低副所联接的两个构件之间的相对运动关系，不会因为哪个构件是否固定而改变，这一特性称为低副运动可逆性。机构运动分析的任务是，根据原动件已知运动规律，确定其它构件上某些点的位移、轨迹、速度和加速度等运动参数。在连杆机构的原动件运动规律保持不变的情况下，通过改变各个构件之间的相对长度，就可以使连杆上点的轨迹曲线或从动件实现不同的运动规律要求。机构运动设计的任务是，根据机构给定的构件尺寸参数和运动规律，确定未知构件的运动尺寸。教学目标：1.知识目标⑴掌握运动副分类、结构和相对运动特点。⑵熟悉基本平面四杆机构的类型。⑶掌握平面四杆机构中曲柄存在的几何条件和机架条件。⑷熟悉平面连杆机构型式的演化途径。⑸掌握平面连杆机构的基本特性。⑹熟悉平面连杆机构运动设计的图解法。⑺了解平面连杆机构运动分析和设计解析法的基本知识。⑻了解多杆机构的应用实例。2.能力目标⑴具有判别平面四杆机构基本类型的能力。⑵能通过运动副变换和机架变换实现连杆机构型式演化。⑶能够分析和应用平面连杆机构的基本特性。⑷具有图解设计平面连杆机构的能力。⑸具有应用平面连杆机构设计解析法的初步能力。4.1平面连杆机构的类型和应用在四杆机构中，固定不动的构件称为机架；两端都是以活动铰链与其它构件联接的是连杆，它在机构运动时作平面复杂运动；有一端是以固定铰链与机架联接的是连架杆。如果连架杆与机架联接的固定铰链是周转副，则该连架杆称为曲柄，如果连架杆与机架联接的固定铰链是摆转副，则该连架杆称为摇杆，如图4-1所示。曲柄的常见结构形式如图4-2所示。在组成移动副的两个构件中，习惯上将长度较短的构件称为滑块，将较长的构件称为导杆或导槽，如图4-3所示。4.1.1铰链四杆机构2.双曲柄机构（两个连架杆都是曲柄）3.双摇杆机构（两个连架杆都是摇杆）讨论：构件具有两个周转副的条件和铰链四杆机构类型的判别⑴构件具有两个周转副的条件：在铰链四杆机构中，机构有无周转副及其配置状态（周转副是否固定铰链），决定了机构的类型。在图4-7所示的曲柄摇杆机构中，当曲柄转动一周的过程中，曲柄必定与连杆有两个共线的位置。根据三角形两边之和大于第三边的几何定理，经过整理得到以下不等式。杆长之和条件：曲柄是最短杆；并且最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和。⑵铰链四杆机构类型的判别：由于曲柄实际上就是以周转副与机架联接的连架杆。因此，在判定一个铰链四杆机构的类型时：①如果机构满足杆长之和条件，则在最短杆上有两个周转副。其次，判定周转副是否配置为固定铰链（这与机架的选取有关）。如果有一个周转副是固定铰链时，机构有一个曲柄，是曲柄摇杆机构；如果有两个周转副是固定铰链时，机构有两个曲柄，是双曲柄机构；如果没有周转副是固定铰链时，机构没有曲柄，是双摇杆机构。②当机构不满足杆长之和条件时，机构没有周转副。这时不论选取哪一构件作为机架，都是双摇杆机构。能力训练案例4-1:如图4-8所示的铰链四杆系统中，各杆长度为：a=50、b=100、d=150。试问：CD杆长度c取什么值时，以及如何选取机架，可分别获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构或双摇杆机构?解：⑴机构存在周转副时，应满足杆长之和条件。现分三种情况来讨论：①设为AB最短杆，AD为最长杆，则有即②设CD为最长杆，则有即③设CD为最短杆，则有即因此，CD杆不可能为最短杆。综上分析，可知：⑴当CD杆的长度为，铰链四杆机构满足杆长之和条件，最短杆AB其上的铰链A、B为周转副。当取AD杆或BC杆作机架时，周转副A或周转副B是固定铰链，则获得曲柄摇杆机构；取AB杆作机架时，周转副A与B都是固定铰链，则获得双曲柄机构；取CD杆为机架时（摆转副C和D是固定铰链），周转副A与B都是活动铰链，则获得双摇杆机构。⑵当杆长度范围为或时，不满足杆长之和条件，机构没有周转副，因而不存在曲柄。所以，取任何一杆为机架，都只能获得双摇杆机构。4.1.2滑块四杆机构1．单滑块四杆机构的构件具有两个周转副的条件在图4-10（a）所示的单滑块四杆运动链中，如果构件1是最短杆，那么它与相邻构件间作整周转动的几何条件是如果构件2是最短杆，那么它与相邻构件间作整周转动的几何条件是单滑块四杆机构的最短杆上有两个周转副。根据对机架的选取不同：如果最短杆上有一个周转副是固定铰链时，机构就有一个曲柄，是曲柄滑块机构、摇块机构或摆动导杆机构；如果有两个周转副是固定铰链时，机构就有两个构件可以绕机架作整周转动，是转动导杆机构；如果没有周转副是固定铰链时，机构没有绕机架作整周转动的构件，是移动导杆机构（也称为定块机构）。2.曲柄滑块机构、曲柄摇块机构和摆动导杆机构⑴曲柄滑块机构：当曲柄较短时，常将它制成偏心轮的形式。将曲柄上转动副的半径扩大到超过曲柄的长度时，曲柄就演化成偏心轮（其转动中心与几何中心