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1、机械设计基础 第二章 平面连杆机构 第二章 平面连杆机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 第二节 铰链四杆机构的基本特性 第三节 平面四杆机构的设计 第一节 平面连杆机构的类型和演化 一 平面连杆机构的应用和分类 平面连杆机构的类型很多 按机构中所含低副的类型不同 可分为 铰链四杆机构和滑块四杆机构两大类 图2 1 铰链四杆机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 1 铰链四杆机构 1 曲柄摇杆机构 具有一个曲柄和一个摇杆的四杆机构 称为曲柄 摇杆机构 图2 2 液体搅拌器 第一节 平面连杆机构的类型和演化 图2 3 缝纫机的踏板机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 2 双曲柄机构 两连架杆
2、均为曲柄的四杆机构 称为双曲柄机构 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 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 第一节 平面连杆机构的类型和演化 图2 7 电风扇摇头机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 图2 8 滑块四杆机构 2 滑块四杆机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 图2 9 曲柄滑块机构 a 对心曲柄滑块机构 b 偏心曲柄滑块机构图 1 单滑块机构的基本形式 1 曲柄滑块机构 2 导杆机构 第一节
3、平面连杆机构的类型和演化 图2 10 转动导杆机构 若l1 l2 见图2 10 则杆2 4都能作整周回转运动 此时该机构 称为转动导杆机构 常用于刨床和插床中 第一节 平面连杆机构的类型和演化 图2 11所示为小型牛头刨床主机构 其中构件1 2 3 4组成转动 导杆机构 可使滑块5上的刨刀6产生急回作用 若l1 l2 如图2 12a所示 则导杆4只能在一定范围内摆动 这种 机构称为摆动导杆机构 图2 12b为另一种刨床驱动机构 其中构件 1 2 3 4组成摆动导杆机构 并通过构件5带动刨刀6作往复直线 运动 进行刨削 图2 11 小型牛头刨床主机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 3 定块机
4、构 移动导杆机构 图2 12 摆动导杆机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 图2 13 定块机构 移动导杆机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 图2 14 摇块机构 4 摇块机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 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 5 偏心圆盘机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 图2 16 正弦机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 图2 17 正切机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 4 十字滑块联轴器 双转块 机构 图2 18 椭圆仪 双滑块 机构 第一节 平面连杆机构的类型
5、和演化 图2 19 十字滑块联轴器 双转块 机构 第一节 平面连杆机构的类型和演化 二 平面连杆机构特点 1 由于平面连杆机构是低副机构 运动副元素之间为面接触 压强 小 而且由于低副的构造便于润滑 故磨损小 寿命较长 利于承 受较大的载荷 2 运动副元素均为平面或圆柱 圆孔 制造方便 易于获得较高的 精度 3 由于构件的运动形式比较多样 如转动 移动 摆动 平面运动 等 故能够实现多种机械运动形式的转换 能在原动件等速运动的 条件下 使从动件实现多种运动规律 如等速 不等速 连续 不 连续等 4 构件间的相互接触是靠运动副元素间的几何形状来保证的 无需 其他锁合装置 第一节 平面连杆机构的类
6、型和演化 5 平面连杆机构中 连杆作平面一般运动 其上诸点的运动轨迹各 不相同 轨迹曲线形状随着各构件相对长度的改变而改变 这样 就可以利用这些曲线满足不同轨迹要求 1 由于运动副都有相对滑动 消耗功率较大 2 平面连杆机构只能近似地满足对运动规律和运动轨迹的要求 只 能在一些离散点上精确满足设计要求 3 由于机构运动链较长 运动副的制造误差可能会引起机构较大的 误差积累 特别是当运动副磨损后 运动副间隙难以补偿 4 机构中作平面运动和移动的构件所产生的惯性力难以平衡 故在 高速时将引起较大的振动和动载荷 因此 平面连杆机构常用在速 度较低的场合 第二节 铰链四杆机构的基本特性 一 铰链四杆机
7、构中曲柄存在的条件 由上述可知 铰链四杆机构运动形式的不同 主要在于机构中是否 有曲柄存在 而机构在什么条件下存在曲柄 则与各构件相对尺寸 的大小以及取哪个构件为机架有关 下面首先来分析各杆的相对尺 寸与曲柄存在的关系 图2 20 铰链四杆机构曲柄存在条件 第二节 铰链四杆机构的基本特性 1 最长杆与最短杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和 2 最短杆或其相邻杆为机架 二 急回特性 图2 21 曲柄摇机构的急回特性 第二节 铰链四杆机构的基本特性 三 压力角和传动角 图2 22 压力角和传动角 第二节 铰链四杆机构的基本特性 图2 23 曲柄滑块机构的最小传动角 第二节 铰链四杆机构的基本特
8、性 图2 24 导杆机构的传动角 第二节 铰链四杆机构的基本特性 图2 25 死点的位置 四 死点 第二节 铰链四杆机构的基本特性 图2 26 机构错位排列 第二节 铰链四杆机构的基本特性 图2 27 夹具机构 第三节 平面四杆机构的设计 1 按给定的从动件的位置设计四杆机构 称为位置设计 2 按一定的轨迹要求设计四杆机构称为轨迹设计 图2 28 给定连杆的三个位置设计四杆机构 第三节 平面四杆机构的设计 1 按连杆预定的位置设计四杆机构 如图2 28所示 已知连杆的长 度和它依次占据的三个预定位置B1C1 B2C2 B3C3 要求设计此铰 链四杆机构 1 根据实际尺寸选择适当的长度比例尺 画
9、出给定的连杆位置 2 作线段的中垂线b12 则圆弧KB的圆心应在直线b12上 再作线段的 中垂线b23 而圆弧KB的圆心又应在直线b23上 所以b12和b23的交点 必为圆弧KB的圆心 3 以点A和点D作为两连架杆与机架的铰链中心 连接AB1和DC1并连 AD作机架 即得各构件的实际长度 第三节 平面四杆机构的设计 图2 29 炉门开闭机构 第三节 平面四杆机构的设计 解 该机构设计步骤如下 1 选取比例尺 l 0 003m mm 画出炉门的铰链中心B和C在位置 和 时的位置B1C1和B2C2 如图2 29b所示 2 连接B1 B2和C1 C2 分别作线段B1B2和C1C2的垂直平分线b12和
10、 c12 3 按比例画出距炉门口距离为x 15mm 并与炉口平行的直线nn 4 连AB1C1D 即得所求机构 5 各构件实长应分别为 2 按给定的行程速度变化系数设计四杆机构 已知曲柄摇杆机构的 行程速度变化系数Kv 摇杆的长度lCD及摆角 试设计此四杆机构 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 1 1 180 计算出极位夹角 第三节 平面四杆机构的设计 1 由公式 1 1 180 计算出极位夹角 2 选定转动副D的位置 选择比例尺 l 按给定的摇杆长度及摆角 绘出摇杆的两个极限位置C1D和C2D 3 由C1 C2作 C1C2O C2C1O 90 得交点O
11、4 以O点为圆心 OC1为半径作圆m 则弧所对的圆周角为 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 31 第三节 平面四杆机构的设计 图 2 32 1 若此机构为曲柄摇杆机构 且AB杆为曲柄 求lAB的最大值 2 若此机构为双曲柄机构 求lAB的最小值 3 若此机构为双摇杆机构 求lAB的范围 1 用图解法求滑块的行程长度 第三节 平面四杆机构的设计 2 曲柄作为原动件时的最大压力角 3 滑块作为原动件时机构的死点位置 图 2 33 第三节 平面四杆机构的设计 图 2 34 1 机构的极限位置 2 最大压力角 或最小传动角 位置 3 死点位置 第三节 平面四杆机构的设计 图 2 35 第三节 平面四杆机构的设计 图 2 36 第三节 平面四杆机构的设计 图 2 37 此课件下载可自行编辑修改 供参考 部分内容来源于网络 如有侵权请与我联系删除
