《连杆机构》word版

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1、第二章连杆机构2.1平面连杆机构组成原理2.1.1杆组机构是由构件组成，且各构件之间具有确定的相对运动。大部分机构原动件与机架相联，所以机构具有确定运动的条件是原动件的数目等于机构的自由度。因此如果设想从机构上将原动件和机架拆除，那么剩余部分自由度必为0，称为杆组。2.1.2基本杆组图2.1a所示的六杆机构自由度是1，将原动件和机架从机构中拆除后杆组自由度为0（图2.1b）。这个杆组还可以再拆分为自由度为0的更小杆组（图2.1c）。图2.1c的杆组不能再拆分为更小的杆组，不能再拆分为自由度为0的杆组称为基本杆组。图2.1a图2.1b图2.1c2.1.3基本杆组的类型1)II级杆组(1)基本类型

2、当基本杆组由两个构件、三个低副组成时称为II级杆组。大部分连杆机构都由II级杆组组成。用R表示转动副、P表示移动副，则II级杆组有5种类型：RRR、RRP、RPR、PRP和PPR型，见图2.2。RRR型RRP型RPR型PRP型PPR型图2.2II级杆组基本类型(2)II级杆组的演化根据将杆组中含移动副的构件画成滑块或导杆，RRP型、PRP型、PPR型可分为滑块式杆组和导杆式杆组，图2.2为滑块式杆组，图2.3为导杆式II级杆组。RRP型PRP型PPR型图2.3导杆式II级杆组图2.4带缸RRR杆组(3)带缸RRR杆组在实际机械中，有许多带气或油缸的机构，原动件是由两个活动构件组成的(不与机架相

3、联)，在进行机构分析时，将油缸作为一个变长构件研究比较方便，这样基本II级杆组增加了带缸RRR杆组，见图2.4。2)高级杆组abc图2.5dCDABEFACDBEFABDCEF当基本杆组的构件数多于2个时称为高级杆组。若高级杆组的内部运动副数目为3则为III级杆组，运动副数目为4则为IV级杆组……。由于构件数和运动副的增多,高级杆组的形式很多，如果针对具体的形式进行研究，那么会非常繁琐。PMAD系统采用虚拟原动件和约束构件的概念，借助II级杆组分析对高级杆组组成的机构进行研究。图2.5a是牛头刨执行机构，可以分解为图2.5b所示的原动件+机架+III级杆组，因此该机构是一个三级机构。为了借助I

4、I级杆组进行分析，将原机构分解为图2.5c。CD就是虚拟原动件，EF为约束构件。软件在分析时，反复调整 CD的角位移、角速度和角加速度，使EF构件和DE构件在E点的相对位移、速度和加速度为零。而通过调整约束构件EF上的运动副反力，使虚拟原动件CD上的虚拟驱动力矩等于0。(1)虚拟原动件虚拟原动件有虚拟转动原动件图2.6a和虚拟移动原动件。虚拟移动原动件又分为滑块式图2.6b和导杆式图2.6c两种形式。abc图2.6(2)约束构件约束构件有双铰杆约束构件(RR杆)和铰移杆约束构件(RP杆)。RP杆又分为滑块式图2.6b和导杆式图2.6c两种形式。RR杆用于约束两点之间的距离(不变)、相对速度和加

5、速度为0。RP杆用于约束点到某轨道的距离(不变)、点到轨道的相对速度和加速度为0。关于虚拟原动件和约束构件的具体应用见本章高级机构的构件。2.1.4机构的组成原理图2.7ABDCBACD图2.8根据机构的拆分过程可知：任何连杆机构，都可以分解为原动件、机架和若干个基本杆组。反之，如果将基本杆组依次连接到原动件和机架上则组成机构，这就是机构的组成原理。图2.7是转动原动件、机架和RRR杆组，将RRR杆组两个外部运动副依次连到原动件节点和机架上就构成了机构图2.8。以后各节介绍杆组法构建机构。在构建机构过程中，需依次向视图区添加支座、主动件、杆组等，称之为元件。PMAD提供构造连杆机构的元件分六类

6、：(1)节点：在机架上添加支座或在构件添加节点，(2)主动件：转动主动件、移动主动件，(3)杆组：RRR杆组、带缸RRR杆组、RRP杆组、RPR杆组、PRP杆组、PPR杆组，(4)虚拟主动件：转动主动件、移动主动件，(5)约束类：RR双铰杆、RP移铰杆、油缸主动件、(6)虚约束滑块(只是为了机构视图增设,对机构运动受力不起实际作用)。通过使用这些元件可以构成各种连杆机构。2.2节点、转动原动件、RRR杆组构建图2.8所示的铰链四杆机构，设曲柄AB长100，连杆BC长250，摇杆CD长230，机架AD长300。在不计算力的情况下，长度单位可以是任意的。当计算力时须按第一章图1.8的对话框设置。第

7、一章例1.1已经用快捷方式构造了铰链四杆机构,这一方法快速方便,但是尺寸精度低,只能近似反映机构的运动情况,并且机构上也没加载荷,不能计算机构受力.要精确表达机构尺寸和受力,PMAD提供了两种办法:一.快捷方式构造好机构后,再对机构编辑修改,二.用对话框构造.本节使用添加节点、转动主动件和RRR杆组对话框精确构建机构。图2.10添加节点2.2.1添加节点A精确构建连杆机构需用连杆机构的元件.点击菜