机械设计基础.连杆机构

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1、第2章连杆机构2.1铰链四杆机构的基本形式和特性2.2铰链四杆机构的演化2.3平面四杆机构的设计2.1铰链四杆机构的基本形式和特性－全部用回转副组成的平面四杆机构铰链四杆机构－机构的固定件4机架－与机架用回转副相联接的杆1和杆3连架杆－不与机架直接联接的杆2连杆－能作整周转动的连架杆曲柄－仅能在某一角度摆动的连架杆摇杆图2-1铰链四杆机构（）1234ABCD（单击打开）右图所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。曲柄缓慢地匀速转动，通过连杆使摇杆在一定的角度范围内摇动，从而调整天线俯仰角的大小。2.1.1曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆中，

2、一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构动画图2-3a所示为缝纫机的踏板机构，图b为其机构运动简图。摇杆3（原动件）往复摆动，通过连杆2驱动曲柄1（从动件）作整周转动，再经过带传动使机头主轴转动。图2-3，其曲柄AB在转动一周的过程中，有两次与连杆BC共线。在这两个位置，铰链中心A与C之间的距离AC1和AC2分别为最短和最长，因而摇杆CD的位置C1D和C2D分别为两个极限位置。摇杆在两极限位置间的夹角称为摇杆的摆角。曲柄摇杆机构的一些主

3、要特性：2.1.1.1．急回运动图2-4曲柄摇杆机构的急回特性如图2-4所示为一曲柄摇杆机构（单击打开）当曲柄由位置AB1顺时针转到位置AB2时，曲柄转角1=180+，这时摇杆由极限位置C1D摆到极限位置C2D，摇杆摆角为；而当曲柄顺时针再转过角度2=180-时，摇杆由位置C2D摆回到位置C1D，其摆角仍然是。虽然摇杆来回摆动的摆角相同，但对应的曲柄转角却不等(12);当曲柄匀速转动时,对应的时间也不等(t1>t2)，这反映了摇杆往复摆动的快慢不同。令摇杆自C1D摆至C2D为工作行程，这时铰链C的平均速度是V1=C1C2/t1；摆杆

4、自C2D摆回至C1D为空回行程，这时C点的平均速度是V2=C1C2/t2，因V1

5、s，它使从动件产生有效的回转力矩。图中所示的曲柄摇杆机构中，连杆作用于从动摇杆上的力P沿BC方向。2.1.1.2压力角和传动角实际应用中，为度量方便起见，常用压力角的余角来衡量机构传力性能的好坏，称为传动角。显然值越大越好，理想情况是=90。图2-5驱动力P与该力作用点绝对速度vc之间所夹的锐角称为压力角。而P在垂直于vc方向的分力Pn=Psin为无效分力，它增加了从动件转动时的摩擦阻力矩。因此，压力角越小，机构的传力性能越好，理想情况是=0。机构在运动时，其压力角和传动角的大小随机构的不同位置而变化。角越大，则越小，机构的传

6、动性能越好，反之，传动性能越差。为了保证机构的正常传动，通常应使传动角的最小值min大于或等于其许用值。一般机械中，推荐=40~50。对于传递功率大的机构，可取min=50。对于一些非传动机构，也可取<40，但不能过小。可以采用以下方法来确定最小传动角min。由图2-5中∆ABD和∆BCD可分别写出BD2=l12+l42-2l1l4cosBD2=l22+l32-2l2l3cosBCD由此可得当=0和180时，BCD分别出现最小值BCD（min）和最大值BCD(max)（见图2-5）。由于传动角

7、是用锐角表示的。当BCD为锐角时，BCD(min)也即是传动角的最小值；当BCD为钝角时，传动角应以=180-BCD来表示，则BCD(max)对应传动角的另一最小值。若BCD由锐角变成钝角，则机构运动过程中，将在BCD(min)和BCD(max)位置两次出现传动角的极小值。其中较小者即为该机构的最小传动角min。图2-5α1234DCBAl1φB'l4l3γγPPnPtvcC'C"B"2.1.1.3死点位置曲柄摇杆机构中，如以摇杆为原动件，曲柄为从动件，则当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时，连杆与曲柄共线，则这时连杆加给曲柄的力

8、将通过铰链中心A，即机构处于压力角=90（传动角=0）的位置，此时驱动力的有效力为0。此力对A点不产生