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1、了解常用四杆机构的基本类型和应用 对急回特性 传动角 压力角 死点位置等有明确概念 内容平面四杆机构的基本类型平面四杆机构的演化平面四杆机构的特点及设计 第2节平面铰链四连杆机构 一 铰链四杆机构 平面连杆机构的基本型式是铰链四杆机构其余四杆机构均是由铰链四杆机构演化而成的 铰链四杆机构 结构特点 四个运动副均为转动副组成 机架 连杆 连架杆 机架 固定不动的构件 AD连架杆 直接与机架相连的构件 AB CD连杆 不与机架相连的构件 BC曲柄 能作整周转动的连架杆摇杆 不能作整周转动的连架杆 连杆 连架杆 连架杆 机架 曲柄 摇杆 摆杆 周转副 摆转副 按连架杆不同运动形式分 1 曲柄摇杆机构
2、 2 双曲柄机构 3 双摇杆机构 曲柄摇杆机构 1 曲柄摇杆机构 结构特点 连架杆1为曲柄 3为摇杆举例 搅拌器机构雷达天线机构 用途 改变运动形式回转 遥感摆动摇杆摆动 回转 2 双曲柄机构 结构特点 二连架杆均为曲柄举例 振动筛机构变速 特殊双曲柄机构 平行四边形机构特点 二曲柄等速运动不确定问题 反平行四边形机构结构特点 二曲柄转向相反 车门开闭机构 3 双摇杆机构 结构特点 二连架杆均为摇杆举例 鹤式起重机 特殊机构 等腰梯形机构实例 汽车前轮转向机构 1 曲柄存在条件 f 设AB为曲柄 且a d 由 BCD b c f b f c c f b 以fmax a d fmin d a代入
3、并整理得 b c a d b d a c c d a b 并可得 a b a c a d 以曲柄摇杆机构为例 曲柄存在的条件 1 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和 2 曲柄是最短杆 3铰链四杆机构类型的判别 铰链四杆机构类型的判别 当Lmax Lmin L 其余两杆长度之和 时最短杆是连架杆之一 曲柄摇杆机构最短杆是机架 双曲柄机构最短杆是连杆 双摇杆机构当Lmax Lmin L 其余两杆长度之和 时 双摇杆机构 曲柄存在的条件 1 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和 2 曲柄是最短杆 机构演化方法 改变杆件长度 用移动副取代回转副扩大回转副变更机架等 二 铰链四杆
4、机构的演化 曲线导轨曲柄滑块机构 e 0 偏置式曲柄滑块机构 对心式曲柄滑块机构 对CD杆等效转化 转动副变成移动副 1 改变杆件长度 曲柄滑块机构 e 偏心距e 0为曲柄滑块机构e 0为偏置曲柄滑块 运动特点 曲柄的回转运动变换为滑块的往复直线运动 如空压机 或将滑块的往复直线运动变换为回转运动 如内燃机 2 选不同构件作机架 曲柄滑块机构 导杆机构 变更机架 曲柄滑块机构例 导杆机构例 曲柄摇块机构 移动导杆机构 定块机构 曲柄摇块机构 移动导杆机构 导杆机构 将曲柄滑块机构中的曲柄作为机架 既变为导杆机构 转动导杆机构 BC AB导杆可作360 回转 摆动导杆机构 BC AB导杆在小于3
5、60 范围内摆动 牛头刨床的主传动机构 3 扩大回转副 曲柄滑块机构 扩大回转副 偏心轮机构 偏心轮机构 曲柄摇杆机构中 将曲柄上的转动副B的半径扩大至超过曲柄的长度 曲柄变成一个几何中心与回转中心不重合的圆盘 称为偏心轮 提高偏心轴的强度和刚度 简化结构 偏心轮用在 曲柄销承受较大冲击载荷 曲柄长度较短及需要装在直轴中部的机器之中的机构中 还如 脚踏砂轮机构颚式破碎机 三 平面四杆机构的传动特性 急回特性死点位置压力角和传动角 当回程所用时间小于工作行程所用时间时 称该机构具有急回特征极位夹角 对应从动杆的两个极限位置 主动件两相应位置所夹锐角 急回特性分析 1 C 1 1t1 1800 2
6、 1t2 1800 t1 t2 v2 v1行程速比系数K 急回特征 K 1 无急回特性q K 急回特征越显著 急回特性的应用例 牛头刨工作要求 压力角 a 从动杆 运动输出件 受力点的力作用线与该点速度方位线所夹锐角 不考虑摩擦 传动角 g d g 1800 d 压力角的余角 连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角 压力角和传动角 3 传力特性 g 传动不利 设计时规定 40 50 通常 机构在运动过程中传动角 是变化的 最小值在哪 最小传动角 min D d 0cos 1 cos min 180 cos 1 cos max 分析 min或 max 可能最小 曲柄摇杆机构 当曲柄主动时 在曲柄与机架共线
7、的两个位置之一 传动角最小 死点 传动角为零g 0 连杆与从动件共线 机构顶死 死点 利用构件惯性力实例 家用缝纫机采用多套机构错位排列实例 蒸汽机车车轮联动机构蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联动机构通过死点 克服死点的措施 实例 夹具飞机起落架机构 死点的利用 2 3平面四杆机构的特点及其设计 一 平面四杆机构的特点二 平面四杆机构的设计 一 平面四杆机构的特点 全低副 面接触 承受冲击力 易润滑 不易磨损运动副结构简单 易加工运动规律多样化 点的运动轨迹多样化运动副累积误差大 效率低惯性力难以平衡 不宜用于高速不能精确实现复杂的运动规律 设计计算较复杂 机架 连杆 设计类
8、型1 实现连杆给定位置2 实现预定运动规律例如 从动件的急回运动特性3 实现预定运动轨迹方法 解析法 作图法 实验法 二 平面四杆机构的设计 如实现预定的连杆位置要求机构能引导刚体 一般为连杆 通过一系列给定位置 例 飞机起落架机构 要求实现机轮放下和收起两个位置铸造翻砂机构 要求实现两个翻转位置 1 实现连杆给定位置机构 D 设计 已知活动铰点B C中心位置 求固定铰链A D中心位置 B1 C1 B2 C2 四杆机构AB1C1D为所求 A 实现连杆给定的三个位置 B1 C1 B2 C2 B3 C3 A D 四杆机构AB1C1D为所求 2 具有急回特性的机构 按给定的K值 设计曲柄摇杆机构 1 给定K y LCD q 2q 分析 900 q 900 q 2q A E B C AC1 BC AB AC2 BC AB 曲柄摇杆机构ABCD为所求 设计 2 给定K y LCD g gmin g2 gmin A0 分析 设计 gmin须不小于 g 实现预定轨迹的设计即要求机构中连杆上某点的轨迹能与给定的曲线相一致 或能通过给定曲线上的若干有系列的点 如 搅拌器机构 要求连杆上某点按搅拌特点生成某种轨迹 3实现预定运动轨迹机构 实验法 图谱法 解析法 设计 连杆曲线图谱 作业 3 1 3 2 3 3
