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1、8-3 有关平面四杆机构的基本性质,运动特性 1.曲柄存在条件 2.急回特性 3.运动连续性,动力特性 1.压力角、传动角 2.死点,一、铰链四杆机构曲柄存在的条件 Grashoff定理,若使AB能够整周回转,必须使得以圆上任一点为中心,以杆长b为半径所形成的圆与圆有交点,即:,亦即:,B1、B2点为形成周转副的关键点。,在B1C1D中 a +d b +c (1),在B2C2D中,若: d a,则有: a +c d +b (2) a +b d +c (3),若: a d,则有: c +d a +b (4) b +d a+c (5),最短杆两端的转动副均为周转副;其余转动副为摆转副。,当铰链四杆
2、机构满足杆长条件时,,讨论,1)最短杆的邻边杆为机架时,3)最短杆的对边杆为机架时,l1+l2+l3 l4?,小结,2)最短杆为机架时,当铰链四杆机构不满足杆长条件时双摇杆机构(无周转副),解1:,lmin=r; lmax=CD+e,思考:对心曲柄滑块机构有曲柄的条件?,二、急回运动特性(Quick return property),1. 概念,极位夹角 当输出构件在两极位时,原动件所处两个位置之间所夹的锐角。,极位输出构件的极限位置,摆角 两极限位置所夹的锐角,原动件作匀速转动,从动件作往复运动的机构,从动件正行程的平均速度慢于反行程的平均速度的现象急回运动(Quick-return),2.
3、 急回运动,急回运动机理,a)曲柄转过,所用时间:,b)曲柄转过,所用时间:,c)设两过程的平均速度为V1、V2:,回程速度大于正行程速度。,3. 行程速比系数K,为表明急回运动程度,用行程速度变化系数K(time ratio) 来衡量,作为机构的基本运动特征参数。定义为反正行程速度比,即,讨论: 当0时,机构具有急回运动特性; K ,急回运动特性愈显著。,对心曲柄滑块机构 =0, K=1,无急回运动,偏置曲柄滑块机构0, K1,有急回运动,例:曲柄滑块机构,摆动导杆机构,0, K1,有急回运动,急回运动特性的应用,三、四杆机构的压力角与传动角,压力角与传动角,压力角 (Pressure an
4、gle)不考虑摩擦时,机构输出构件上作用的力F与该力作用点的绝对速度方向所夹的锐角。,传动角 (Transmission angle)压力角的余角,机构常用传动角大小及变化来衡量机构传力性能的好坏。,() F 机构传动越有利,一般要求:,2. 最小传动角的位置,连接BD,在ABD中:,曲柄摇杆机构,在BCD中:,若此式为极值,则需 取极值,即,结论:,曲柄与机架共线时,出现最小传动角。,例:标出机构在图示位置的压力角与传动角,四、死点(Dead point), 机构传动角 = 0 (= 90)的位置,当机构处于死点位置时,整个机构无法运动,但在外界微小扰动力的作用下,会出现运动不确定现象。 以
5、往复运动构件为主动件的机构,通常存在死点。, = 90,当输出构件与连杆共线时,机构出现死点。,特别注意: 机构有无死点与原动件选取有关,曲柄滑块机构的死点位置,曲柄摇杆机构的死点位置,1、死点位置,2、机构通过死点采取的措施,对于传动机构来讲,死点是不利的,应采取措施使机构能顺利通过死点位置。,利用惯性, 缝纫机脚踏板机构,使各组机构的死点相互错开排列,机车车轮联动机构,3、死点的利用,工程实践中,常利用死点来实现特定的工作要求。,飞机起落架机构,工件夹紧机构,注意!,机构不能运动的三种情况的区别: 死点、自锁、F0,死点 不计摩擦时,机构传动角 = 0 (= 90)的特殊位置。利用惯性或其
6、它方法,机构可以通过该位置。,自锁 计入摩擦时,驱动力方向满足一定几何条件而使机构无法运动的现象,具有方向性。,F0 运动链为桁架。,五铰链四杆机构的运动连续性,1. 运动连续性当主动件连续运动时,从动件能否连续实现给定的各个位置的运动。,2. 可行域 当曲柄AB连续转动时,摇杆CD的摆动范围或,3. 不可行域由和所决定的范围,可行域,不可行域,可行域,不可行域,运动不连续问题有: 错位不连续 错序不连续,4. 错位不连续不连通的两个可行域内的运动不连续。,5. 错序不连续原动件按同一方向连续转动时,连杆不能按顺序通过给定的各个位置,图中,要求连杆依次占据B1C1、B2C2、B3C3,当AB沿逆时针转动可以满足要求,但沿顺时针转动,则不能满足连杆预期的次序要求。,铰链四杆机构的运动连续性,小结,曲柄存在条件,急回特性及行程速比系数,或:,四杆机构传动角、压力角及死点,() F 机构传动越有利,曲柄与机架共线时,出现最小传动角,错位不连续 错序不连续,