机械设计基础 第2章 平面连杆机构

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1、机械设计基础FoundationofMachineDesign武汉理工大学物流工程学院机械设计与制造系罗齐汉qhluo@mail.whut.edu.cn20七月2021第2章平面连杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构的演变平面四杆机构的设计320七月2021平面连杆机构平面连杆机构是构件全部由平面低副连接而构成的机构。420七月2021平面连杆机构的特点优点1.低副是面接触，因此压强小、耐磨损。适用于载荷较大的场合。2.低副的接触面通常是容易加工的平面或圆柱面，容易获得较高的制造精度。3.低副的约束为几何约束(靠形状限制运动)，无需附加约束装置。4.连杆可做得很长，可较长距

2、离传递运动。适合于操纵机构。5.平面四杆机构运动时，其连杆通常作平面复杂运动，连杆上每一点的轨迹曲线的形状随点在连杆上的位置和各杆相对尺寸的不同而变化。显然，我们可以利用连杆曲线的这种多样性来实现我们需要的复杂轨迹。520七月2021平面连杆机构的特点缺点1.低副存在间隙，会引起运动误差积累。不宜用于高精度。2.连杆机构设计复杂，难于实现复杂的运动规律。3.有相当部分构件处于变速运动中，存在惯性力。不适合高速。最简单的单自由度平面连杆机构是四杆机构。四杆机构工程上应用最多，它也是构成多杆机构的基础，本章着重讨论四杆机构。§2-1铰链四杆机构620七月2021§2-1铰链

3、四杆机构全部运动副都是回转副的平面四杆机构称为铰链四杆机构。机架曲柄连架杆连杆摇杆§2-1铰链四杆机构720七月2021铰链四杆机构基本类型1.曲柄摇杆机构两个连架杆中，一个是曲柄，一个是摇杆的四杆机构称为曲柄摇杆机构。2.双曲柄机构两连架杆都作整周转动的铰链四杆机构称为双曲柄机构3.双摇杆机构两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。§2-1铰链四杆机构820七月2021铰链四杆机构基本类型的特性曲柄摇杆机构两个连架杆中，一个是曲柄，一个是摇杆。通常曲柄主动，摇杆从动，但也有摇杆主动的情况。应用例：牛头刨床进给机构、雷达调整机构、缝纫机脚踏机构、复摆式腭式破碎机、

4、钢坯输送机等。920七月2021雷达调整机构和缝纫机脚踏机构§2-1铰链四杆机构1020七月2021复摆式腭式破碎机返回§2-1铰链四杆机构1120七月2021钢材输送机四杆机构运动时，其连杆通常作平面复杂运动，连杆上每一点的轨迹都是一条封闭的曲线，我们称之为连杆曲线。图示步进式传送机构就是连杆曲线的典型应用，当两个曲柄同步转动时，与两个连杆相连的推杆５沿着红色的卵形曲线平动，从而实现定时间隙地传送工件。　　连杆曲线的形状随点在连杆上的位置和各杆相对尺寸的不同而变化。显然，我们可以利用连杆曲线的这种多样性来实现我们需要的复杂轨迹。§2-1铰链四杆机构1220七月202

5、1曲柄摇杆机构的急回特性当曲柄匀速转动时，摇杆作变速摆动，而且往复摆动的平均速度是不同的。若将平均速度小的行程作为工作行程(正行程)，将平均速度大的行程作为非工作行程(反行程)，那麽，我们把曲柄摇杆机构这种正、反行程平均速度不等的特性称为急回特性。急回特性很有用，牛头刨床、往复式运输机等机械就常常利用急回特性来缩短非生产时间，提高生产率。§2-1铰链四杆机构1320七月2021行程速比系数Ｋ急回特性常用行程速比系数Ｋ(摇杆反、正行程平均速度之比)来度量。如图所示，曲柄顺时针匀速转动，摇杆左右摆动(顺时针为正行程，逆时针为反行程)。我们把摇杆处于两极限位置时连杆对应位置所

6、夹的锐角称为极位夹角，用θ表示。根据行程速比系数的定义有：§2-1铰链四杆机构1420七月2021曲柄摇杆机构的传动角定义：作用力和力作用点运动线速度方向之间所夹的锐角称为压力角，常用α表示；压力角的余角称为传动角，常用γ表示。曲柄摇杆机构的传动角随曲柄的转动而变。传动角越大则机械效率越高，动力传动中一般要求传动角最小值应大于40°。因此设计曲柄摇杆机构时有必要检验γmin值。不难看出，对于曲柄主动的曲柄摇杆机构，最小传动角就是连杆和摇杆所夹的最小锐角。§2-1铰链四杆机构1520七月2021曲柄摇杆机构的死点摇杆为主动件的曲柄摇杆机构，当曲柄与连杆两次共线时，忽略连杆

7、质量的情况下，连杆是二力杆，因此连杆对曲柄的作用力通过曲柄铰链中心Ａ，给曲柄的驱动力矩为０，机构就会出现卡死或运动不确定的现象。这种机构出现卡死或运动不确定的位置点称为死点。死点通常有害，应设法消除。消除方法有：　①对从动曲柄施加附加力矩。　②利用构件自身或飞轮的惯性。　③多组相同机构错开一定角度布置。缝纫机脚踏板机构就存在死点。§2-1铰链四杆机构1620七月2021死点也有应用价值右图所示为利用死点夹紧工件，当卸去夹紧驱动力P后，由于BCD三点共线，工件对压头(杆1)的反作用力Ｎ不能使杆１转动，因而工件不会松。§2-1铰链四杆机