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1、myh 第二章平面连杆机构 2 1平面四杆机构的基本形式及其演变 2 平面连杆机构是若干个构件用平面低副 转动副 移动副 联接而成 各个构件在相互平行的平面内运动的机构 又称为平面低副机构 1 连杆机构可以根据构件之间的相对运动分为 平面连杆机构 空间连杆机构 我们主要讨论平面连杆机构 一 平面连杆机构的类型及特点 3 根据机构中构件数目分为 四杆机构 五杆机构 六杆机构等 在连架杆中 能绕其轴线回转360 者称为曲柄 仅能绕其轴线往复摆动者称为摇杆 1 曲柄摇杆机构 两连架杆中 一个为曲柄 而另一个为摇杆 2 双曲柄机构两连架杆均为曲柄 3 双摇杆机构两连架杆均为摇杆 4 1 2 3 二 平
2、面四杆机构的基本形式 三 平面四杆机构的演变 1 取不同构件为机架 机构的倒置 2 转动副转化为移动副 D 3 扩大转动副 教材P33自学 2 2平面四杆机构设计中的共性问题 一 平面四杆机构有曲柄的条件 欲使连架杆AB成为曲柄 则必须使AB通过与机架共线的两个位置 即必须满足a d b c 2 1 d a b c 2 2 1 若d a 则可得a b c d 若b c a c b d 若c b 平面连杆机构有曲柄的条件 1 连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆 2 最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆的杆长之和 杆长和条件 2 若d a则可得 铰链四杆机构类型的判断条件 1 在满足杆长
3、和的条件下 1 以最短杆的相邻构件为机架 则最短杆为曲柄 另一连架杆为摇杆 即该机构为曲柄摇杆机构 2 以最短杆为机架 则两连架杆为曲柄 该机构为双曲柄机构 3 以最短杆的对边构件为机架 均无曲柄存在 即该机构为双摇杆机构 图例 2 若不满足杆长和条件 该机构只能是双摇杆机构 注意 铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件 最长杆的杆长 其余三杆长度之和 曲柄滑块机构有曲柄的条件 1 a为最短杆2 a e b C e a b b b A B C D B B E B B 导杆机构有曲柄的条件 1 a为最短杆 a e d 2 d为最短杆 且满足d e a 摆动导杆机构 转动导杆机构 曲柄摇杆
4、机构 急回特性 二 平面四杆机构输出件的急回特性 摆角 1 2 t1 t2 v1 v2 极位夹角 v2 C1C2 t2 1 180 2 180 v1 C1C2 t1 v2 v1 C1C2 t2 C1C2 t1 t1 t2 1 2 180 180 输出件空回行程的平均速度 输出件工作行程的平均速度 K 180 K 1 K 1 行程速比系数 连杆机构输出件具有急回特性的条件 1 原动件等角速整周转动 2 输出件具有正 反行程的往复运动 3 极位夹角 0 H A B 三 平面四杆机构的传动角和死点 C D F VC F1 F2 F1 Fcos F2 Fsin 1 机构压力角 在不计摩擦力 惯性力和重
5、力的条件下 机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度方向间所夹的锐角 称为机构压力角 通常用 表示 2 传动角 压力角的余角 机构的传动角和压力角作出如下规定 min 30 60 max 分别为许用传动角和许用压力角 F2 通常用 表示 vB3 0 90 3 最小传动角的确定 arccos b2 c2 d2 a2 2adcos 2bc 0 min arccos b2 c2 d a 2 2bc 180 max arccos b2 c2 d a 2 2bc min min 180 max min min arccos a e b 为提高机械传动效率 应使其最小传动角处于工作阻力较小的
6、空回行程中 4 机构的死点位置 在不计构件的重力 惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下 当机构处于传动角 0 或 90 的位置下 无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大 均不能使机构运动 这个位置称为机构的死点位置 B F F1 Fcos F2 Fsin 四 运动的连续性 连杆机构的运动连续性 指该机构在运动中能够连续实现给定的各个位置 连杆机构的运动不连续的问题 错位不连续 错序不连续 一 平面连杆机构的功能及应用1 实现刚体给定位置的设计 机构具有能引导刚体通过一系列给定位置的功能 刚体导引机构 2 3平面四杆机构的设计 2 实现预定运动规律的设计 能精确或近似地实现所要求的输出构件相对输
7、入构件的某种函数关系 又称函数生成机构 3 实现预定轨迹的设计 连杆上某点通过某一预先给定轨迹的功能 又称轨迹生成机构 4 实现综合功能的设计 剪刀连续通过确定位置 刀刃按一定轨迹运动 二 平面四杆机构的设计方法 1 实验法 3 解析法 2 几何法 三 平面四杆机构的设计 几何法 1 根据给定连杆上两铰链中心的位置设计四杆机构 B1 B3 B2 C1 C3 C2 2 按给定行程速度变化系数设计四杆机构 C2 AB AC2 AC1 2BC AC1 AC2 2 AC1 BC ABAC2 BC AB A1 3 根据给定两连架杆的对应位置设计四杆机构 1 求解两连架杆对应位置设计问题的 刚化反转法 如果把机构的第i个位置AiBiCiDi看成一刚体 即刚化 并绕点D转过 i 角度 即反转 使输出连架杆CiD与C1D重合 称之为 刚化反转法 C1 E2 1 1 2 3 2 3 2 给定两连架杆上三对对应位置的设计问题 第二章关键号 3 3 4 3 3 基本类型 3 演变方法 4 共性问题 3 设计方法 结束 设计制作 靳谦忠等 机构的倒置 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 鹤式起重机 函数生成机构 组合功能机构 轨迹生成机构 刚体导引机构 刚体导引机构 搅拌机 冲床 O 90 F2 F2 A B C D F vc F1 B B C C max min a b c d
