第3章 平面连杆机构

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1、第三章平面连杆机构第一节平面四杆机构的基本类型第二节铰链四杆机构的演化第三节平面连杆机构的基本特性第四节平面四杆机构设计第一节平面四杆机构的基本类型在平面四杆机构中.如果全部运动副都是转动副.则称为铰链四杆机构。按连架杆中是否有曲柄存在.可将铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构等3种基本形式。下一页返回第一节平面四杆机构的基本类型1.曲柄摇杆机构两连架杆中一个为曲柄.另一个为摇杆的四杆机构.称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构中.当以曲柄为原动件时.可将曲柄的匀速转动变为从动件的摆动。上一页下一页返回第一节平面四杆机构的基本类型2.双曲柄

2、机构两连架杆均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构动曲柄做同向变速转动。在双曲柄机构中.若相对的两杆长度分别相等.则称为平行双曲柄机构或平行四边形机构.若两曲柄转向相同且角速度相等.则称为正平行四边形机构.两曲柄转向相反且角速度不同.则为反平行四边形机构.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。上一页返回第二节铰链四杆机构的演化一、通过改变构件的形状和相对尺寸而演化成的四杆机构在图3一1(a)所示的曲柄摇杆机构中·当曲柄1绕轴A回转时，铰链C将沿圆弧β往复运动。现如图3一1(b)所示.设将摇杆3做成滑块形式.并使其沿圆弧导轨做往复运动

3、.显然其运动性质并末发生改变。但此时铰链四杆机构已演化为曲线导轨的曲柄滑块机构。又如在图3一1(a)所示铰链四杆机构中.设将摇杆3的长度增至无穷大.则铰链C运动的轨迹β将变为直线，而与之相应,图3一1(b)中的曲线导轨将变为直线导轨，于是铰链四杆机构将演化成为常见的曲柄滑块机构.如图3一2所示。下一页返回第二节铰链四杆机构的演化二、通过改变运动副尺寸而演化成的四杆机构在图3-3(a)所示的曲柄滑块机构中.当曲柄AB的尺寸较小时.由于结构的需要常将曲柄改成如图3一3(b)所示的一个几何中心不与其回转中心相重合的圆盘.此圆盘称为偏心轮.其回转中心与几何

4、中心间的距离称为偏心距(它等于曲柄长).这种机构则称为偏心轮机构。显然.此偏心轮机构与图3一3(a)所示的曲柄滑块机构的运动特性完全相同。而此偏心轮机构.则可认为是将图3一3(a)所示的曲柄滑块机构中的转动副召的半径扩大.使之超过曲柄的长度演化而成的这种机构在各种机床和夹具中广为采用。上一页下一页返回第二节铰链四杆机构的演化同样.如图3一4(a)所示.设将运动副B的半径扩大使之超过构件AB的长度.将转动副C的半径扩大.使之超过构件AB和BC的长度和.则将演化成为图3一4(b)所示的双重偏心机构。这种机构在毛纺设备的洗毛机中得到采用。通过改变运动副尺

5、寸.同样还可以演化出一些其他形式的四杆机构。上一页下一页返回第二节铰链四杆机构的演化三、通过选用不同构件为机架而演化成的四杆机构在图3一5(a)所示的曲柄滑块机构中.若改选构件AB为机架.则构件4将绕轴A转动.而构件3则将以构件生为导轨沿该构件相对移动这里特将构件4称为导杆.而由此演化成的四杆机构称为导杆机构.如图3一5(b)所示。在导杆机构中.如果其导杆能做整周转动.则称其为回转导杆机构。图3一6所示为回转导杆机构在一小型刨床中的应用实例。上一页返回第三节平面连杆机构的基本特性一、平面四杆机构中曲柄存在的条件铰链四杆机构3种基本类型的区别在于连架

6、杆是否为曲柄及曲柄的数目。由于低副运动的可逆性.根据四杆机构的机架变化.可得到存在曲柄的充要条件是:(1)最长杆与最短杆的长度之和不大于其余两杆长度之和(即杆长之和条件)。(2)最短杆或其相邻杆为机架.下一页返回第三节平面连杆机构的基本特性根据有曲柄的条件可知:(1)当不满足杆长之和条件时.即为双摇杆机构。(2)当满足杆长之和条件.同时满足以下3种条件之一:①最短杆为机架时.得到双曲柄机构。②最短杆的相邻杆为机架时.得到曲柄摇杆机构。③最短杆的相对杆为机架时.得到双摇杆机构。上一页下一页返回第三节平面连杆机构的基本特性二、平面四杆机构的急回运动和行

7、程速比系数图3一7所示的曲柄摇杆机构为例.当曲柄为原动件时.摇杆做往复摆动的左、右两个极限位置.称为极位，曲柄在摇杆处于两极位时的对应位置所夹的锐角称为极位夹角.;摇杆的两个极位所夹的角度称为最大摆角.当曲柄等速运动时.摇杆来回摆动的速度不同.返回速度较大摇杆的这种运动为急回运动。为了表明急回运动的相对程度.通常用行程速比系数K来衡量，等于从动件回程平均速度从动件工作平均速度之比。上一页下一页返回第三节平面连杆机构的基本特性三、平面四杆机构的传动角和死点1.压力角和传动角衡量机构传力性能的特性参数是压力角。在不计摩擦力、惯性力和杆件的重力时.从动件

8、上受力点的速度方向与所受作用力方向之间所夹的锐角.称为机构的压力角.它的余角称为传动角。上一页下一页返回第三节平面连杆机构