连杆机构及其设计.pdf

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1、第8章连杆机构及其设计研究内容：1.连杆机构及其类型与应用2.平面四杆机构的基本特性3.平面四杆机构的设计——图解法和解析法4.平面多杆机构和空间连杆机构简介第1讲连杆机构及其类型与应用8.1.1连杆机构及其传动特点8.1.2平面四杆机构的类型8.1.3平面四杆机构的应用8.1.1连杆机构及其传动特点连杆机构的应用实例：四足行走机，雨伞，假肢例铰链四杆机构曲柄滑块机构摆动导杆机构连杆机构的共同特点：均有连杆：机构的原动件和从动件的运动都需要经过连杆来传动——连杆机构均为低副:机构中的运动副一般均为低副——低副机构构件杆状：机构中的构件多呈现杆的形状——

2、杆。用杆数命名，分四杆机构、六杆机构等8.1.1连杆机构及其传动特点连杆机构的传动特点优点：运动副一般为低副；构件多呈现杆的形状；可实现多种运动变换和运动规律；连杆曲线形状丰富，可满足各种轨迹要求。缺点：运动链长，累积误差大，效率低；惯性力难以平衡，动载荷大，不宜用于高速运动；一般只能近似满足运动规律要求。8.1.2平面四杆机构的类型1.基本形式铰链四杆机构连架杆：曲柄摇杆转动副：周转副摆转副曲柄摇杆机构双曲柄机构：平行四边形机构，逆平行四边形机构双摇杆机构：等腰梯形机构8.1.2平面四杆机构的类型2.演化形式演化方法：1）改变构件的形状

3、及运动尺寸2）运动副的改变尺寸3）选用不同的构件为机架——机构的倒置4）运动副元素的逆换8.1.3平面四杆机构的应用曲柄摇杆机构的应用：双摇杆机构的应用：连续转动变换往复摆动运动连杆直线轨迹运动；连杆姿态大变姿运动往复摆动运动变换连续转动等腰梯形机构：两摇杆同向摆动转向运动连杆曲线实现运动轨迹要求双曲柄机构的应用：一般双曲柄机构：连续匀速转动变换变速连续转动平行四边形机构：两曲柄同速同向转动；连杆平动运动；连杆同圆轨迹运动逆平行四边形机构：两曲柄反向相对运动；第2讲平面四杆机构的基本特性（一）8.2.1铰链四杆机构的周转特性8.2.2铰链四杆

4、机构的急回特性8.2.3铰链四杆机构的轨迹特性8.2.4铰链四杆机构的运动连续8.2.1铰链四杆机构的周转特性1.铰链四杆机构有曲柄的条件（1）周转副的条件最短杆长度＋最长杆长度≤其余两杆长度之和——杆长条件；组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。（2）铰链四杆机构有曲柄的条件各杆长度应满足杆长条件；最短杆为连架杆或机架。8.2.1铰链四杆机构的周转特性2.铰连四杆机构的杆长条件与类型（1）各杆长度满足杆长条件不等式的机构类型（2）各杆长度满足杆长条件等式的机构类型（3）各杆长度不满足杆长条件的机构类型8.2.2铰链四杆机构的急回特性1.铰链四杆机构

5、的急回运动（1）急回运动及行程速度变化系数K急回运动——主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于摆出的平均速度的运动特性?2180°+??==?1180°+?结论：当机构存在极位夹角θ时，机构便具有急回运动特性；且θ角越大，K值越大，机构的急回性质也越显著。8.2.2铰链四杆机构的急回特性（2）双曲柄机构的行程速度变化系数?（360°−?）??11?==??（180°−?1）?12.四杆机构的急回运动在工程的应用慢进快回运动快进慢回运动无急回运动8.2.3铰链四杆机构的轨迹特性1.曲柄摇杆机构的连杆曲线特性连杆曲线的形状特性及应用连杆曲线

6、的尖点及交叉点特性及其应用连杆曲线的对称特性及其应用2.双摇杆机构的连杆曲线特性封闭与非封闭连杆曲线近似直线的连杆曲线8.2.3铰链四杆机构的运动连续特性连杆机构的运动连续性——连杆机构在运动过程中能否连续实现给定的各个位置的特性（1）错位不连续——连杆机构设计时，出现要求从动件在两个不连通的可行域内连续运动的情况（2）错序不连续——连杆机构设计时，出现连杆不能按给定的顺序连续运动的情况结论：在设计四杆机构时，必须检查所设计机构是否满足运动连续性要求——检查是否存在错位、错序不连续问题，并考虑能否补救或其他方案。第3讲平面四杆机构的基本特性（二）8.3

7、.1铰链四杆机构的传力特性8.3.2演化形式四杆机构的基本特性8.3.1铰链四杆机构的传力特性1.传动角及压力角压力角α——不计摩擦及构件的重力和惯性力时，机构主动件作用于从动件上的力与其作用点的速度方向所夹的锐角。传动角γ——连杆与从动件之间所夹的锐角，且γ＝90°−α≤90°。1）传动角用来衡量机构的传力性能的优劣，应使γmin≥40～50°。2）最小传动交的确定：曲柄摇杆机构的γmin出现在主动件曲柄与机架共线的两位置之一。8.3.1铰链四杆机构的传力特性2.死点及其应用死点——机构的传动角γ＝0°时，主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心

8、，出现了不能使从动件转动的“顶死”现象的位置。克服死