机械设计基础【全套课件463P】杨可桢版

曲柄滑块机构 →滑块移动 图2－15ａ 导杆机构 →滑块移动＋摆动 图2－16,2－15ｂ 摇块机构 →滑块摆动 图2－15ｃ,2－17 定块机构 →滑块为固定件 图2－15ｄ,2－18 C C C C
B
B
B
A 摇块机构
B
A 定块机构
A A 曲柄滑块机构 导杆机构
定 块 机 构
摇块机构
四、偏心轮机构
其运动特性→行程速度变化系数(行程速比系数)K
v2 C1C2 / t2 t1 1 180 K v1 C1C2 / t1 t2 2 180

(2-1)
θ－极位夹角(摇杆处于两极位时，对应曲柄所夹锐角)
θ↑→K ↑ →急回运动性质↑ 图2-4
ψ
υ1
K 1 180 K 1
2.应用:
1）实现已知运动规律 2）实现给定点的运动轨迹
应用: 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～）
2-4 平面四杆机构的设计
实现已知(从动件)运动规律 (位置,速度,加速度) 实现给定点的运动轨迹
α
e
二、导杆机构
ｐ.26
曲柄滑块机构(曲柄→机架) 导杆机构 两连→ 曲柄 ？ ∵最短＋最长杆＜其它两杆之和 架杆 摇杆 ？ →双曲柄→转动导杆机构 最短杆在 机架 机架邻边 →一个曲柄→摆动导杆机构 当 机架＜曲柄 机架＞曲柄 转动导杆机构 摆动导杆机构 γ
α =0°
三、摇块、定块机构
ｐ.27
二、学习内容
1.常用机构(组成原理、运动学和动力学)－机械原理 连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构… 2.通用零件（设计与计算）－机械设计 联接：螺纹联接、键联接、销联接… 传动: 带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动 轴与轴系零部件: 轴、轴承、联轴器 其它: 弹簧…
传动零件
轴系零件 联接零件
例: 惯性筛中的铰链四杆机构→从动曲柄3变速转动 →使筛子6产生加速度 →使不同材料因惯性不同而筛分
3.双摇杆机构－连架杆均为摇杆 例: 门式起重机的变速机构: CD(杆3)为原动件, 悬挂重 物的E 点在连杆上→保持E点运动轨迹在近似水平线上。 （平移货物→平稳、减小能量消耗）
二.(铰链四杆机构)演变类型
B 1 A 2 C 3
D 4 →铰链四杆机构 （全由转动副相联） B
导杆机构
1
2
C 3
A 4 曲柄滑块机构
偏心轮机构
（二）曲柄摇杆机构的主要特性
一.急回运动:
P.21
图2-4
υ1
→ 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 例：牛头刨床、 ψ 往复式输送机
二.死点位置 极位: 曲柄与连杆共线(B1、 三.压力角和传动角 B2)→摇杆极位C1、C2 υ2 曲柄摇杆机构 → 缩短非生产时间, 提高生产率 工作行程: B1→B2 (υ1) → 摇杆C1→C2 (ψ) 空回行程: B2→B1 (υ 2) → C2→C1 (ψ) ∵ υ 1＞ υ 2 , 而ψ不变
(3)过A作导杆极位垂线 AB1(AB2)→L1=AB1
υ
→唯一解
C
C
二.按给定连杆位置设计四杆机构
1.已知:连杆BC长L2 及连杆两个位置B1C1,B2C2 分 固定铰A必在B1B2垂直平分线上 B 析 同定铰D必在C C ............ 1 2

C D
解: (1)连接B1B2,C1C2并作其垂直平分线b12,c12 (2)在b12线上任取一点A, 在C12...任取一点D
B A
图2－23图C
p.29
C
e A
B
C
曲柄 回转副B (半径↑) ＞曲柄长AB →偏心轮机构 (铰链四杆、曲柄滑块～) (曲柄很短时→偏心轮机构)→偏心距=ｅ=曲柄长 铰链四杆、曲柄滑块机构→(扩大回转副) 偏心轮机构
五.平面四杆机构的特点及应用
1.特点:
优 1)低副，成本低，精度高； 点 2)面接触,利于润滑及减少磨损,传载大,可靠性高。 缺点: 不能精确实现任意运动规律。
B1 步骤： 1、连接B1B2, C1C2 2、作B1B2, C1C2中垂线 3、在中垂线上取一点作A, D 4、连AB1C1D C1 B2
无穷多个解
A●
●D
C2
2.已知:连杆BC长L2及连杆三个位置B1C1,B2C2,B3C3
1.曲柄摇杆机构:
θ
分析:(1)可求出极位夹角θ K 1 180 K 1 υ (2) ∠C1AC2=θ
D
B1
A
B2
O 已知: 摇杆长度 2.导杆机构 L3, 行程速比系 θ 数K, 摆角υ → ∠ C1PC2=θ P点→可作 ∠ C2C1P=90° ∠ C1C2P=90°－θ P
→如果三点位于 同一圆上, θ是C1C2弧上 的圆周角 →如何作此圆 (未知A点)
A
α
VC
F
A
D
压力角（）：从动件受力作用点的速度方位线与力 的作用线所 夹的锐角。 传动角： =90°－ 压力角越小(即传动角越大)，有用的分力越大。 所以传动角是衡量机构受力大小的一个重要参数。
死点： = 90°
§2-2 铰链四杆机构有整转副的条件
P.25
－取决于机构各杆的相对长度和机架的选择 一.分析: (曲柄l ,连杆l ,摇杆l ,机架l )当AB能摆至与 1 二.曲柄存在条件： 2 3 4 连杆共线的极位AB’及AB”时→ 能顺利通过→整转副。 当杆1处于AB ’ 位置→ △AC ’ D →┌(l2－l1) ＋l3 ≥l4 →┌l1＋l4≤l2＋l3 (2-3) └(l2－l1) ＋l4 ≥l3 └l1＋l3≤l2＋l4 (2-4) C C” 当杆1处于AB ”位置→ △AC ”D → l1＋l2≤l3＋l4 (2-6) C’ B 三式相加 → ┌ l1≤l2 B” │ l 1≤ l 3 A L1最短 B’ D └ l1≤l4 例:AB＝22,BC＝50,CD＝38,AD＝45→曲摇机构
运动单元： 1.箱体 2.活塞 3.连杆 4.曲轴 5、6.齿轮 7.凸轮 8.推杆 (齿轮机构由三个构件组成－1、5、6)
构件由零件（制造单元）组成。
(齿轮5由许多零件组成)
构件5← (齿轮5) 轴、轴承、套筒等 →轴系零件 键 →联接件
齿轮
→传动件
最基本 →的通用 零件
机器具有确定的相对运动、完成机械功或转换机械能的组合体 机构具有确定的相对运动组合体，是机器所共有的组成部分 构件运动的单元 零件制造的单元
机械设计基础
研究对象和内容 课程特点和学习要求
一、 研究对象和内容
机器: 1.实物组合 2.各实物间有确定的运动 3.做有用功或转换能量
－利用机器来减轻劳动和提高生产率 机器种类: 金属切削机床
机构:
内燃机 汽车 机 起重机 …
拖拉
－具备1、2特征
零件 －制造单元
机械
机构和机器的总称
机器由机构(连杆机构、凸轮机构、齿轮机构)组成 机构由构件（运动单元）组成，
第二章
平面连杆机构
铰链四杆机构的基本型式 铰链四杆机构有整转副的条件 铰链四杆机构的演变 平面四杆机构的设计
§2-1铰链四杆机构的基本型式
p.20
平面连杆机构－平面机构+低副联接 (转动、移动副) 最常用→平面四杆机构（ 四个构件→四根杆) 基本类型 →铰链四杆机构（全由转动副相联）
(－)铰链四杆机构
附件 机架
三、课程的地位
基础： 制图、力学、金属工艺学... 机械设计基础是技术基础课 专业课 四、学习方法（机械原理） •培养运动想象力
•培养各学科知识综合应用能力
•步步为营
1.基本概念: 机器、机构、构件、零件
2.机器、机构的基本特征
第二章 平面连杆机构
主要内容:1.平面四杆机构的基本型式及演变 2.平面四杆机构主要特性 3.平面四杆机构的设计 本章重点:平面四杆机构主要特性和设计 本章难点:平面四杆机构的设计
(二)曲柄摇杆机构的主要特性
(－)铰链四杆机构
基 本 构 件
p.20
－全由转动副相联的平面四杆机构 机架－参考系（固定件） 连架杆－与机架相联 连杆－不与机架相联 连架杆 机架、连杆、连架杆
连杆 C
B
2
3
4 D 机架
连架杆
1
A
曲柄 摇杆(摆杆) (整转) (摆转) 连 曲柄：可回转360°的连架杆 架 摇杆：摆角小于360°的连架杆 杆 滑块：作往复移动的连架杆
一.铰链四杆机构基本类型 （按连架杆类型）
铰链四杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
一曲一摇
二曲
二摇
二.(铰链四杆机构)演变类型
1.曲柄摇杆机构： 连架杆 ┌曲柄→(一般)原动件→匀速转动 └摇杆→(一般)从动件→变速往复摆动
(天线→摇杆)→调整天线 俯仰角的大小
放映机
图2-3雷达调整机构
2 . 双曲柄机构： 连架杆均为曲柄→ ┌主动曲柄: 匀速转动 └从动曲柄: 变速转动

(2-2)
曲柄摇杆机构曲柄主动 →急回
曲柄摇杆机构
υ2
二. 死点位置 p.22第6 从动件与连杆共线→卡死 当摇杆为主动件, 而曲柄AB与 连杆BC共线时(摇杆CD处于极位) →CD(主)通过连杆加于曲柄的驱 动力F正好通过曲柄的转动中心A →不能产生使曲柄转动的力矩。
图2-5
曲柄摇杆机构摇杆主动→死点 死点 → 机构运动卡死 机构运动不确定 措施 → 飞轮 自身惯性 图2-4曲柄摇杆机构 有极限位置（从动件与连杆共线） 存在死点条件：