四杆机构［推荐］.doc

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1、第三章平面四杆机构的设计§3-1平面连杆机构的特点、类型及应用1・1概述连杆机构：备构件之间用低副和刚性构件连接起来实行运动传递的机构。如图2-1分为平面连杆机构和空间连杆机构。连杆机构由连架杆，连杆和机架组成。平面连杆机构的特点：1.2平面连杆机构的基本类型和结构特点：由于连杆机构的构件一般呈杆状，也以其构件的数量称为多杆机构。平面杆机构是最基本最常用的连杆机构。1.2.1平面连杆机构的基本类型：1）曲柄摇杆机构2）双曲柄机构3）双摇杆机构1.2.2平面连杆机构演化1）转动副转化为移动副2）取不同的构件为机架3）变换构件的

2、形态4）扩大转动副的尺寸§3—2平面连杆机构的运动特性a+dWb+cbwd—a+ccwcl—a+baWca+bWc+dawba+cWb+dawcla+dWb+c2.1平面连杆机构的运动特性：（1）判定较链四杆机构存在整周回转构件Grashoff定理（简称曲柄存在条件）：如图在全较链四杆机构中，如果最短杆与最长杆杆长之和小于或等于其余两杆杆长之和，则必然存在作整周转动的构件。若不满足上述条件，即最短杆与最长杆杆长Z和大于其余两杆杆长Z和，则不存在作整周转动的构件。（2）四杆机构从动件的急回特性：如图示四杆机构从动件的冋程所川时

3、间小于工作行程所用的时间，称为该机构急冋特性。急冋特性用行稈速比系数K表示儿（202C'极位夹角8——从动摇杆位于两极限位置时，原动件两位置所夹锐角。B越大，K越大,急回特性越明显。§3-3平面连杆机构的传力特性3.1.传动角与压力角：如图示在机构处于某一定位置时，从动件上作用力与作用点绝对速度方向所夹的锐角a称为压力角。压力角的余角y（y=90°-a）作为机构的传力特性参数，故称为传动角。在四杆机构运动过程屮，压力角和传动角是变化的，为使机构具有良好的传力特性应使压力角越小越好，传动角越大越好。通常规定：皿W[cc]——许

4、用压力角或y.inW[Y]许用传动角最小传动角Ymin出现的位置：曲柄与机架的两个共线位置，如图示同理，曲柄滑块机构最小传动角出现在曲柄与导路垂直位置。3.2.机构工作的死点及力的增益当机构在运动过程屮，出现传动角为零时（或压力角为90°）,由于Pt=0,则无论P力多大,均不能驱动从动件运动。这种“顶死”的现彖称为机构的死点位置。死点出现在两类机构中：（1）曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构和曲柄导杆机构中，作往复运动的构件为主动件时，曲柄与连杆共线位置会出现死点。（2）平行四边形机构中,当主动曲柄与机架共线时，连杆也与输出曲柄与机

5、架重合，从动件1111柄上传动角等于零，它将可能朝两个方向转动，也称为死点位置（运动不确定位置）。3.3•机械增益M.D机械屮输出力矩（或力）与输入力矩（或力）之比值称为机构的机械增益。§3-4连杆机构设计的基本问题如图6—39所示，平面四杆机构的设计时应注意以下基木问题。机构选型一根据给定的运动要求选择机构的类型；尺度综合一确定各构件的尺度参数（长度尺寸）。同时要满足其他辅助条件：“结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、运动副结构合理等）；b）动力条件（如Ymin）；c）运动连续性条件等。三类设计要求：1）满足预定的运动规律

6、，两连架杆转角对应，如起落架要求两连架杆转角对应（图6—40）、牛头刨要求两连架杆的转角满足函数y习。卿（图6-41）02）满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构要求满足砂箱的翻转运动过程。3）满足预定的轨迹要求，如鹤式起重机要求连杆上E点的轨迹为一条水平肓线（图6—42）、搅拌机要求连杆上E点的轨迹为一条卵形

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8、线（图6—43）等。给定的设计条件：1）几何条件（给定连架杆或连杆的位置）2）运动条件（给定K）3）动力条件（给定Ymin）设计方法：解析法、图解法图6—40图6—41图6—42图6—432、用解析法设计四杆机

9、构思路：首先建立包含机构的备尺度参数和运动变最在内的解析关系式，然示根据已知的运动变暈求解所需的机构尺度参数。1）按预定的运动规律设计四杆机构图6—44如图6—44所示。给定连架杆对应位置。即构件3和构件1满足以下位置关系:&3i=f(B11)i=l,2,3・・・m设计此四杆机构(求各构件长度)。建立坐标系,设构件长度为&、b、c、d、0、的起始角为a。、©0a+b二c+d在x,y轴上投影可得：acoc(。1i+Q0)+bcos82i-d+ccos(&3i+20)asin(B1i+a0)+bsinB2i-csin(B3i+

10、«i)0)机构尺寸比例放大时，不影响各构件相对转角，令：a/a=b/a=mc/a=nd/a=l带入移项得：mcos82i=l+ncos(93i+©0)—cos(Bli+a0)msinB2i=nsin(&3i+(!)0)~sin(B1i+a0)消去“N整理得：cos(Bli+a0)=nco