第8章_平面连杆机构及其设计

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1、第八章平面连杆机构及其设计教学目的：（1）了解连杆机构的传动特点及其主要优缺点；（2）熟悉平面四杆机构的基本型式，了解其演化型式及一些应用实例；（3）掌握平面四杆机构的运动、传力特征及其参数；（4）能按连杆的2～3个位置、两连架杆的2～3对应位置、行程速比系数等条件设计平面四杆机构；（5）了解实现预定连杆曲线的平面四杆机构的设计方法。课时安排：7h重点难点：重点—平面四杆机构的运动、传力特征及其参数；平面四杆机构设计；难点—两连架杆的2～3对应位置设计平面四杆机构。§8-1连杆机构及其传动特点何谓连杆机构？

2、连杆机构由若干个构件通过低副连接而组成，又称为低副机构。不与机架直接相连的中间构件传递到从动件上。中间构件称为连杆。一、连杆机构的应用：内燃机、鹤式吊、火车轮、急回冲床、牛头刨床、翻箱机、机械手爪、椭圆仪、开窗、车门、折叠伞、床、牙膏筒拔管机、自行车等。特征：至少有一作平面运动的构件，称为连杆。二、平面连杆机构的特点：①采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损、形状简单、易加工。②改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。③连杆曲线丰富。可满足不同要求。④构件呈“杆”状、传递路线长。⑤构件和运动副多，累积误

3、差大、运动精度低、效率低。⑥产生动载荷（惯性力），不适合高速。⑦难以实现精确的轨迹。三、连杆机构的分类常以构件数命名：如四杆机构、多杆机构。§8-2平面四杆机构的类型和应用一、平面四杆机构的基本型式基本型式：如图所示铰链四杆机构为平面四杆机构的基本型式，其它四杆机构都是由它演变得到的。常用名词：ABCD连架杆连架杆连杆曲柄—作整周定轴回转的构件；连杆—作平面运动的构件；摇杆—作定轴摆动的构件；连架杆—与机架相联的构件；周转副—能作360°相对回转的运动副；摆转副—只能作有限角度摆动的运动副。三种基本型式：曲

4、柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。1）曲柄摇杆机构特征：曲柄＋摇杆。作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。如雷达天线。2）双曲柄机构特征：两个曲柄。作用：将等速回转转变为等速或变速回转。如惯性筛等。特例：平行四边形机构。特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动实例：火车轮、摄影平台、播种机料斗机构、天平等。为避免在共线位置出现运动不确定，采用两组机构错开排列。或采用反平行四边形机构车门开闭机构3）双摇杆机构特征：两个摇杆。应用举例：如图所示铸造翻箱机构、风扇摇头机构等。特例：等腰梯形机构－汽车转向机构二

5、、平面四杆机构的演化型式1．改变构件的形状和运动尺寸曲柄摇杆机构当一个连架杆杆长变为无穷大时，就演化为曲柄滑块机构；若滑块导路通过曲柄回转中心则为对心曲柄滑块机构，若不过则为偏心曲柄滑块机构；进一步改变构件的形状和运动尺寸还可得到双滑块机构正弦机构。2．改变运动副的尺寸曲柄滑块机构当曲柄与连杆间的转动副尺寸扩大到超过曲柄中心时，可得如图6—15所示偏心轮机构。3．选不同的构件为机架曲柄滑块机构当以曲柄为机架时，可得导杆机构（若导杆不能整周转动则为摆动导杆，若能够整周转动则为转动导杆）。曲柄滑块机构若选连杆为

6、机架则可得摇块机构，应用实例自卸卡车举升机构。曲柄滑块机构若选滑块为机架则可得直动滑杆机构，应用实例手摇唧筒。这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为：机构的倒置；选择双滑块机构中的不同构件作为机架可得不同的机构。4．运动副元素的逆换将低副两运动副元素的包容关系进行逆换，不影响两构件之间的相对运动。例如如图6—23所示导杆机构若将构件2和3的包容关系进行逆换则可得摇块机构，但各构件间的相对运动关系不变。§8-3有关平面四杆机构的一些基本知识一、平面四杆机构有曲柄的条件设a

7、，必有两次与机架共线，则由△B’C’D可得：a+d≤b+c，则由△B”C”D可得：b≤(d-a)+c即：a+b≤d+c；c≤(d-a)+b即：a+c≤d+b将以上三式两两相加得：a≤b,a≤c,a≤d。可见AB杆为最短杆。若设a>d，同理有：d≤a，d≤b，d≤c。AD杆为最短杆。由上可得曲柄存在的条件为：1）最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和称为杆长条件。2）连架杆或机架之一为最短杆。此时，铰链A为周转副。若取BC为机架，则结论相同，可知铰链B也是周转副。由此可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与

8、构成的转动副都是周转副。当满足杆长条件时，说明存在周转副，当选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构（曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆机构）。二、急回运动和行程速比系数在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。此两处曲柄之间的夹角θ称为极位夹角。当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置摆到C2D。所花时间为t1，平均速度为V1，则有：；当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C