《第三章平面连杆机构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章平面连杆机构（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、辽宁信息职业技术学院 机械设计基础精品课程教学目地：1熟悉平面四杆机构的基本形式的结构特点和运动特点 2掌握铰链四杆机械的工作特性和曲柄存在条件 3了解滑块四杆机构的形式及应用 4掌握图解设计平面四杆机构的方法教学重点：1铰链四杆机构基本形式的结构特点、工作原理。 2滑块四杆机械的类型及其应用 3设计平面四杆机构教学难点：1铰链四杆机构的工作特点 2平面四杆机构的图解法设计31概述平面四杆机构：由四个构件通过低副连接而成的平面连杆机构称为。铰链四杆机构：低副均为转动副的平面四杆机构 3.2平面四杆机构的基本型式和应用一、四杆机构的基本形式下图所示为铰链四杆机构, 其中AD杆为机架, 与机架相连
2、的AB杆和CD杆称为连架杆, 与机架相对的BC杆称为连杆。 其中能作整周回转运动的连架杆称为曲柄； 只能在小于360的范围内摆动的连架杆称为摇杆1、 曲柄摇杆机构。 定义：两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆的四杆机构，成为曲柄摇杆机构 作用： 曲柄摇杆机构的主要用途是改变运动形式, 可将回转运动转变为摇杆的摆动例：2. 双曲柄机构 定义：两连架杆均为曲柄的四杆机构 称为双曲柄机构。 平行双曲柄机构： 在双曲柄机构中, 若相对的两杆长度分别相等。 作用：等速转变为变速转动例：3. 双摇杆机构 定义： 两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。 作用： 摆动变为摆动 例：二、四杆机构存在曲柄的条件
3、 1 在曲柄摇杆机构中, 曲柄是最短杆； 2 最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆的长度之和。 根据有曲柄的条件可得推论：(1) 取与最短杆相邻的杆件为机架, 两连架杆中一个为曲柄, 另一个为摇杆, 则得曲柄摇杆机构； (2) 取最短杆为机架, 两连架杆同时成为曲柄, 则得双曲柄机构； （3） 取与最短杆相对的杆件为机架, 两连架杆都不能整周回转, 则得双摇杆机构。 若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时，只能得到双摇杆机构。三、滑块四杆机构的形式及应用1曲柄滑块机构2导杆机构3摇块机构和定块机构 课号23.2 平面四杆机构的运动特性1急回特性（曲柄摇杆机构为例）极位：当曲柄为原
4、动件时，摇杆作往复摆动的左、右两个极限位置为；极位夹角：曲柄在摇杆处于两极位时的对应位置所夹的锐角称为，用q 表示；最大摆角（y）：摇杆的两个极位所夹的角度。 分析：当主动曲柄顺时针从AB1转到AB2，转过角度j1=180+q，摇杆从C1D转到C2D，时间为t1，C点的平均速度为v1。曲柄继续顺时针从AB2转到AB1，转过角度=180q，摇杆从C2D回到C1D，时间为t2，C点的平均速度为v2，曲柄是等速转动，其转过的角度与时间成正比，因j1j2，故t1t2，由于摇杆往返的弧长相同，而时间不同，t1t2，所以 v2v1， 急回特性：当曲柄等速转动时，摇杆来回摆动的速度不同，返回速度较大。称为机
5、构的，通常用行程速度变化系数K来表示这种特性，即 说明：机构的急回程度取决于极位夹角的大小，只要q 不等于零，即 K1，则机构具有急回特性；q 越大，K值越大，机构的急回作用就越显著。对于对心曲柄滑块机构，因q = 0，则K=1，机构无急回特性；而对偏置式曲柄滑块机构和摆动导杆机构，因q 0，则K1，机构有急回特性。四杆机构的急回特性可以节省非工作循环时间，提高生产效率，如牛头刨床中退刀速度明显高于工作速度，就是利用了摆动导杆机构的急回特性。 2平面四杆机构的传力特性 1）压力角和传动角压力角a:从动件上受力点的速度方向与所受作用力方向之间所夹的锐角。 传动角g:压力角的余角，g 角更便于观察
6、和测量。 在机构运动过程中，压力角和传动角的大小是随机构位置而变化的，为保证机构的传力性能良好，设计时须限定最小传动角或最大压力角amax。通常取gmin 4050。为此，必须确定g = gmin时机构的位置并检验gmin的值是否小于上述的最小允许值。 铰链四杆机构在曲柄与机架共线的两位置处将出现最小传动角。对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置，如图1所示。图2所示的导杆机构，由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向，与从动杆受力的速度方向始终一致，所以传动角始终等于90。 图1 图22死点死点：传动角为90度。表现：倒、顺转向不定（图a）或者从
7、动件卡死不动（图b）的现象。曲柄滑块机构中，以滑块为主动件、曲柄为从动件时，死点位置是连杆与曲柄共线位置。摆动导杆机构中，导杆为主动件、曲柄为从动件时，死点位置是导杆与曲柄垂直的位置。克服死点方法：利用惯性法使机构渡过死点；当一个机构处于死点位置时，可借助另一个机构来越过死点。利用死点：飞机起落架；夹具夹紧。课号3 3.3 平面四杆机构的设计各构件的尺寸参数。一般可归纳为两类问题：（1） 实现给定的运动规律（2） 实现给定的运动轨迹。设计方法有图解法、解析法和实验法。1用图解法设计四杆机构1）按给定连杆位置设计四杆机构（1）按连杆的三个位置设计四杆机构如图所示，已知连杆的长度BC以及它运动中的
8、三个必经位置BC，要求设计该铰链四杆机构。图形分析：由于连杆上的B点和C点分别与曲柄和摇杆上的B点和C点重合，而B点和C点的运动轨迹则是以曲柄和摇杆的固定铰链中心为圆心的一段圆弧，所以只要找到这两段圆弧的圆心，此设计即大功告成，由此将四杆机构的设计转化为已知圆弧上的三点求圆心的问题。设计步骤：1) 选取适当的比例尺；2) 确定B点和C点轨迹的圆心A和D（作法略）；3) 联接AB1C1D，则AB1C1D即为所要设计的四杆机构。4) 量出AB和CD长度，由比例尺求得曲柄和摇杆的实际长度。lAB=mlAB lCD=mlCD（2）按连杆的两个位置设计四杆机构由上面的分析可知，若已知连杆的两个位置，同样
9、可转化为已知圆弧上两点求圆心的问题，而此时的圆心可以为两点中垂线上的任意一点，故有无穷多解。这一问题，在实际设计中，是通过给出辅助条件来加以解决的。2按给定的行程速度变化系数设计四杆机构设已知行程速度变化系数K、摇杆长度lCD、最大摆角y，试用图解法设计此曲柄摇杆机构。解： 图形分析：由曲柄摇杆机构处于极位时的几何特点我们已经知道见图11-22），在已知lCD、y的情况下，只要能确定固定铰链中心A的位置，则可由确定出曲柄的长和连杆的长度，即设计的实质是确定固定铰链中心A的位置。这样就把设计问题转化为确定A点位置的几何问题了。设计步骤：（1）计算出极位夹角q；（2）任取适当的长度比例尺mL，求出
10、摇杆的尺寸CD，根据摆角作出摇杆的两个极限位置C1D和C2D。（3）连接C1C2为底边，作C1C2O= C2C1O=90q 的等腰三角形，以顶点O为圆心，C1O为半径作辅助圆，由图11-33可知，此辅助圆上C1C2所对的圆心角等于2q，故其圆周角为q；（4）在辅助圆上任取一点A，连接A C1、A C2，即能求得满足K要求的四杆机构。lAB=mL（AC2AC1）/2lBC=mL（AC2AC1）/2应注意：由于A点是任意取的，所以有无穷解，只有加上辅助条件，如机架AD长度或位置，或最小传动角等，才能得到唯一确定解。由上述分析可见，按给定行程速度变化系数设计四杆机构的关键问题是：已知弦长求作一圆，使该弦所对的圆周角为一给定值。
