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1、第二章 平面连杆机构设计教学基本要求重点与难点分析典型例题分析 自测试题 教学基本要求2. 能根据四杆机构存在曲柄的条件，熟练判断铰链 四杆机构的基本类型。 1.了解组成铰链四杆机构的各构件的名称，熟悉铰链四杆机构的等基本概念。3. 掌握按行程速比系数和给定连杆位置设计四杆机构的作图法 。重点与难点分析本章重点：平面四杆机构的基本特性及其设计 ；本章难点：用作图法设计四杆机构 。1.极位夹角：机构中从动摇杆处于两极限位置时， 原动曲柄的相应两位置之间所夹的锐角。 ，表示机构具有急回特性，且极位夹角愈大，机构的急回运动就愈显著，所以，要判断一 个机构是否有急回特性，就要找出极位夹角。 例如，一个
2、对心曲柄滑块机构，因其极位夹角 机构就没有急回特性；但一个偏置曲柄滑块机构， 因其极位夹角 ，机构就有急回特性；摆动导杆 机构的摆角与其极位夹角相等，它有急回特性，但 转动导杆机构就没有急回特性 。2.压力角与传动角：在四杆机构中，当不计摩擦时，主动件通过连杆作用在从动件上的力的作用线与其受 力点出的速度方向之间所夹的锐角，称为机构在此位 置的压力角，而把压力角的余角，即连杆与从动摇杆 所夹的锐角，称为传动角。 它们常用来衡量机构的传动性能。传动角愈大， 即压力角愈小，机构的传动性能愈好，效率愈高。 多数机构运动中的传动角是变化的。为了使机构 传动质量良好，一般规定机构的最小传动角 。为了检查
3、机构的最小传动角，需要确定最小传动角的 位置。通过分析可知：曲柄摇杆机构的最小传动角出 现在曲柄与机架共线的两位置之一；曲柄滑块机构的 最小传动角出现在曲柄与导路垂直的位置；导杆机构 在任何位置最小传动角都等于90o。3. 死点：当机构出现传动角 时，其压力角=90o，作往复运动的原动件通过连杆作用于从动曲柄上的 力恰好通过从动件的转动副中心，致使从动件不能转 动，机构的这种位置，称为死点位置。在曲柄摇杆机 构或曲柄滑块机构中，若以摇杆或滑块为主动件，则 曲柄与连杆共线的位置，就是死点位置。注意：死点、自锁与机构自由度小于等于零的区别。 自由度小于等于零，表明机构中各构件间不可作相对 运动；死
4、点是指不计摩擦时机构所处的特殊位置，可借助惯性或采用机构错位排列的方法，使机构能顺 利通过死点位置而正常运转；而自锁是指机构在考 虑摩擦的情况下，当驱动力的作用方向满足一定的 几何条件时，虽然机构的自由度大于零，但机构仍 无法运动的现象。4. 平面四杆机构的作图法：用作图法设计四杆机构是根据设计要求及各铰链之间相对运动的几何关系 通过作图来确定四个铰链的位置。 根据不同的设计要求，作图法设计四杆机构可分为两种类型。1）按给定的行程速比系数K设计四杆机构 ： 已知：行程速比系数K，摇杆CD的长度lCD ，摇杆的 摆角，设计此四杆机构。 设计的实质是：确定曲柄的固定铰链中心A 的位置 ，进而定出其
5、余三杆长度。 设计方法是：先根据行程速比系数K 由公式 求出极位夹角，根据几何条件作出摇杆的两个极限位 置C1D和C2D；由C1、C2点各作与C1C2 连线夹角为 的直线相交于O点；以O点为圆心，OC1为半 径画圆，A 点即在此圆上，可由其它附加条件确定。2）按预定的连杆位置设计四杆机构： 设计方法是：此类问题可用求圆心法来解决，即作 铰链B各位置点连线B1B2 、B2B3的中垂线，两中 垂线的交点即为固定铰链中心A。同理，作铰链C 各位置点连线C1C2、 C2C3的中垂线，两中垂线的 交点即为固定铰链中心D。已知：连杆BC的三个预定位置B1C1、B2C2和B3C3设计的实质是：求固定铰链中心
6、的位置若仅给定连杆BC的两个预定位置，则设计的四杆机构有无穷多解。典型例题分析 例2-1 在图2-1a 所示的铰链四杆机构中，已知各杆长度为lAB =20mm，lBC=60mm，lCD=85mm， lAD=50mm ， 1、试判断该机构是否有曲柄； 2、判断此机构是否存在急回特性？若存在，试确定其极位夹角 ，并估算行程速比系数 ； 3、若以构件AB为主动件，画出 机构的最小传动角的位置； 4、在什么情况下机构存在死点位置？图2-1解：1、因为lAB+lCD=20+85=105mm0 的四杆机构，一定有急回特性。 7.在曲柄滑块机构中，只有当曲柄与滑块导路垂直时 ，传动角才可能出现最小值。 8.
7、传动角就是连杆与从动件的夹角。 9.连杆机构任一位置的传动角与压力角之和恒等于 90o。 10.从传力效果来看，传动角越大越好，压力角越小 越好。 答 案二、填空题 1.平面连杆机构是构件用_连接而成的机构， 当平面四杆机构的运动副都是_ ，则称为铰链四杆机构。 2.铰链四杆机构的三种基本形式是_、 _和 _ 。它们是按照_来确定的。 3.铰链四杆机构中，固定不动的杆称为_ _ ，不与 机架直接连接的杆称为_ ，用转动副与机架连接 的杆称为_。 4.机构处于死点位置时，其传动角等于_，压力角等 于_。5.平行四边形机构的极位夹角=_ ,它的行程速比系 数K_。 6.铰链四杆机构演化成其它形式的
8、四杆机构常有三种 方法，它们是_、_和_。 7.一对心曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化 成_机构。 8.曲柄为主动件的曲柄摇杆机构中，当从动摇杆处于 两极限位置时，_在该位置所夹的锐角，称为极位夹角。 9.铰链四杆机构中，_角越大，对机构的传动越有利。10.死点是指不计摩擦时机构所处的特殊位置，可借助 _或采用_的方法使机构能顺利通过死点位 置而正常运转。 三、选择题1.下面 不是平面连杆机构的优点。A. 运动副是面接触，故压强小、耐磨损；B. 运动副制造简单，容易获得较高的制造精度；C. 容易实现多种运动形式的转换；D. 容易精确地实现预定的运动规律。答 案2.四杆长度不等的双曲柄机构
9、，若主动曲柄作连续 匀速转动则从动曲柄将_。A. 匀速转动 B. 间歇转动 C. 周期变速转动 D. 往复摆动3.平行双曲柄机构，当主动曲柄作匀速转动，则从 动曲柄将_。A. 匀速转动 B. 间歇转动 C. 周期变速转动 D. 往复摆动答 案A. 改变导杆长度 B. 改变曲柄长度 C. 改变机架长度 D. 改变曲柄转速4.改变摆动导杆机构导杆摆角的有效方法是_。5.杆长不等的铰链四杆机构，若以最短杆为机架，则 是_机构。A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 C. 双摇杆机构 D. 双曲柄机构或双摇杆机构答 案6.当曲柄摇杆机构的原动曲柄位于_时，机构的传动角最小。A. 曲柄与连杆共线的两个位置
10、之一B. 曲柄与机架相垂直的位置C. 曲柄与机架共线的两个位置之一D. 摇杆与机架相垂直时对应的曲柄位置7.铰链四杆机构的压力角是指，在不计摩擦情况下， 连杆作用于_上的力与该力作用点的速度间所夹的锐角。A. 主动件 B. 从动件 C. 机架 D. 连架杆答 案A. 2 个 B. 3 个 C. 4 个 D. 5 个A. 90 B. 45 C. 60 D. 30 10.下列机构中：1) 对心曲柄滑块机构、2) 偏置曲柄 滑块机构、3) 平行双曲柄机构、4) 摆动导杆机构、 5) 曲柄摇杆机构，当原动件均为曲柄时，上述_机构有急回运动特性。9.摆动导杆机构的行程速比系数K=2， 则该机构的 摆角为_。8. 有一对心曲柄滑块机构，曲柄长为100mm，则 滑块的行程是_。 A. 50mm B. 100mm C. 200mm D. 400mm答 案一、判断题 T、F、F、T、T 、6T 、7F 、8F 、9T 、10T答 案三、选择题 1D、 C、A、 B、D 、6C 、7B 、 8C 、9C 、10B
