平面连杆机构及其设计1

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1、第七章平面连杆机构及其设计§7—1连杆机构及其传动特点§7—2平面连杆机构的类型和应用§7—3平面四杆机构的基本特性§7—4四杆机构的设计§7—1连杆机构及其传动特点原动件的运动都是要经过一个不直接与机架相联的中间构件(连杆）才能传动从动件。特点：1）其运动副为低副面接触，压强较小，可以承受较大的载荷。便于润滑，不易产生大的磨损，几何形状较简单，便于加工制造。2）从动件能实现各种预期的运动规律。3）连杆上各不同点的轨迹是各种不同形状的，从而可以得到各种不同形状的曲线，我们可以利用这些曲线来满足不同轨迹的要求。4）有较长的运动链，使连杆机构产生较大的积

2、累误差，降低机械效率。5）连杆及滑块的质心都在作变速运动，它们所产生的惯性力难于用一般的平衡方法加以消除，增加机构的动载荷。一、平面四杆机构的基本形式——铰链四杆机构连架杆机架连架杆连杆ABD能绕其轴线转360º的连架杆。仅能绕其轴线作往复摆动的连架杆。曲柄摇杆连架杆§7—2平面连杆机构的类型和应用1曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆，则此四杆机构称为曲柄摇杆机构。机构中，当曲柄为原动件，摇杆为从动件时，可将曲柄的连续转动，转变成摇杆的往复摆动。2双曲柄机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是曲柄，则称为双曲柄机构。平

3、行四边形机构反平行四边形机构3双摇机构铰链四杆机构的两连架杆都是摇杆，则称为双摇杆机构。二、平面四杆机构的演化型式1、改变构件的形状和尺寸ABD1234CL3→∞C3AB124eAB1234eCCABD1234L3L3→∞AB1234CL2对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构2、改变运动副的尺寸RB>RAB偏心轮机构3、机架置换(a)曲柄滑块机构ACB1234BA1234C(b)曲柄转动导杆机构A1234CB(c)曲柄摇块机构A234CB1(d)定块机构§7—3平面四杆机构的基本特性一、平面四杆机构曲柄存在的条件1）设a＜d，当AB杆能绕A点作整周回转时

4、，AB杆应能占据AB'与AB''两个位。各杆的长度应满足：(b>c)(c>b)则由上式得：即：AB（连架杆）杆为最短杆。最短杆与最长杆的长度和小于或等于其他两杆的长度和。2）设d＜a，同理(b>c)a-db-c(c>b)a-dc-b则由上式得：即：AD（机架）杆为最短杆。最短杆与最长杆的长度和小于或等于其他两杆的长度和。由此可得曲柄存在条件：1)最短杆与最长杆的长度和应小于或等于其他两杆的长度和。2)最短杆是机架或连架杆。二、急回运动和行程速比系数K从动件运动到两极限位置时，曲柄之间所夹的锐角称为极位夹角（θ）。当AB运动到与连杆重和共线位置AB

5、1时，摇杆运动到左极限C1D位置，当AB运动到与连杆拉直共线位置AB2时，摇杆运动到右极限C2D位置，B2极位夹角C1B1C2摆角2a1DAC34Bbcd1、急回运动V2；分析：AB1→AB2，AB2→AB1，φ1C1D→C2D，ψ，t1，V1；=1800+θ，φ2C2D→C1D，ψ，t2，=1800-θ，摇杆的这种运动性质称为急回运动。v1v2C2B2A21C34BDabcdC1B1V2=C2C1/t2，所以：t1>t2；因为：C1C2弧长=C2C1弧长，而V1=C1C2/t1，所以：V2>V1显然：φ1>φ2，平面四杆机构具有急回特性的条件：（1

6、）原动件作等速整周转动；（2）输出件作往复运动；（3）2、行程速比系数K讨论：1）若θ≠0，2）若θ=0，则K>1，即V2>V1，机构有急回运动；则K=1，即V2=V1，机构无急回运动。K=V2V1=C2C1/t2C1C2/t1t1t2==180º+θ180º-θ=φ1φ2空回行程平均速度V2与工作行程平均速度V1之比，称为行程速比系数，用K表示，则：三、传动角与压力角在不计重力、摩擦力、惯性力的条件下，机构中输出件所受主动力的方向线与该受力点的绝对速度方向线所夹的锐角。压力角的余角，γ=900-α。1、压力角α2、传动角γFF1F21ABCD234

7、Vα越小，γ越大，则机构传力性能越好。=Fsinγ=Fcosγ3、最小传动角的确定F1vcDFCABF21234abcd则图示铰链四杆机构中，原动件为AB。各杆长度为：a、b、c、d。由图可见，γ与机构的∠BCD有关。在ΔABD和ΔBCD中，由余弦定理得：讨论：1）当∠BCD<900时，γ=∠BCD，则γmin=∠BCDmin，由公式可知，当φ=00时，有∠BCDmin。即曲柄与机架重合共线时，机构将出现最小值。F1vcDFCABF21234abcdfC1DA2）当∠BCD>900时，γ=1800-∠BCD，则γmin=1800-∠BCDmax，由公

8、式可知，当φ=1800时，有∠BCDmax。即曲柄与机架拉值共线时，机构将出现最小值。4vcABCDF123