哈工大机械原理考研-第2章-连杆机构分析与设计(理论部分).doc

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1、第2章连杆机构分析和设计2.1内容要求1.掌握平面四杆机构的基本型式、特点及其演化方法。2.熟练掌握和推导铰链四杆机构曲柄存在条件，并灵活运用来判断铰链四杆机构的类型；掌握曲柄滑块机构及导杆机构等其他四杆机构的曲柄存在条件的推导过程。3.掌握平面四杆机构的压力角、传动角、急回运动、极位夹角、行程速比系数、等基本概念；掌握连杆机构最小传动角出现的位置及计算方法；掌握极位夹角与行程速比系数的关系式；掌握掌握死点在什么情况下出现及死点位置在机构中的应用。4.掌握速度瞬心的概念及如何确定机构中速度瞬心的数目；掌握“三心定理”并应用“三心定理”确定机构中速度瞬心的位置及对机构进行速

2、度分析。5.了解建立Ⅰ级机构、RRR杆组、RRP杆组、RPR杆组、PRP杆组、RPP杆组的运动分析数学模型；掌握相对运动图解法及杆组法机构运动分析的方法。6.掌握移动副、转动副中摩擦力的计算和自锁问题的讨论；掌握计及摩擦时平面连杆机构受力分析的方法；掌握计算机械效率的几种方法；掌握从机械效率的观点研究机械自锁条件的方法和思想。7.掌握平面四杆机构的运动特征及其设计的基本问题；了解“函数机构”、“轨迹机构”、“导引机构”的设计思想、方法；掌握按给定行程速比系数设计四杆机构的方法。2.2内容提要一、本章重点本章重点是铰链四杆机构曲柄存在条件，并灵活运用来判断铰链四杆机构的类型

3、；连杆机构最小传动角出现的位置及计算方法；速度瞬心法对机构进行速度分析；计及摩擦时平面连杆机构受力分析的方法；按给定行程速比系数设计四杆机构的方法。1．平面四杆机构的基本型式及其演化型式平面四杆机构的基本型式是平面铰链四杆机构。在此机构中，与机架相联的构件称为连架杆；能作整周回转的连架杆称为曲柄，而不能作整周回转的连架杆称为摇杆；与机架不相连的中间构件称为连杆。能使两构件作整周相对转动的转动副称为周转副；而不能作整周相对转动的转动副称为摆转副。平面铰链四杆机构又根据两连架杆运动形式不同分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构及双摇杆机构。平面四杆机构的演化型式是在平面铰链四杆机构的基

4、础上，通过一些演化方法演化而成其他型式的四杆机构。平面四杆机构的演化方法有：（1）改变构件的形状及运动尺寸；（2）改变运动副尺寸；（3）取不同构件为机架。2．有关四杆机构的一些基本知识（1）铰链四杆机构曲柄存在条件铰链四杆机构有曲柄的条件：1）最短杆和最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和；2）最短杆是连架杆或机架。最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和，此条件称为杆长条件。如果铰链四杆机构满足杆长条件，则有最短杆参与的转动副都是周转副。那么，以与最短杆相邻的构件为机架，将获得曲柄摇杆机构；以最短杆为机架，将获得双曲柄机构；以与最短杆相对的构件为机架，将获得

5、双摇杆机构。如果铰链四杆机构不满足杆长条件，则该机构中没有周转副。故无论以哪个构件为机架，均只能获得双摇杆机构。应用上述条件，若将偏置（或对心）曲柄滑块机构和导杆机构中的移动副视为转动中心位于垂直导路无穷远处的转动副，也可推导出曲柄滑块机构和导杆机构的曲柄存在条件。（2）急回运动及行程速比系数如图2-1所示，当连杆机构（如曲柄摇杆机构）的主动件（曲柄）为等速回转时，从动件（摇杆）空回行程的平均速度大于从动件（摇杆）工作行程的平均速度，这种运动性质称为急回运动。为了衡量摇杆急回作用的程度，通常把从动件往复摆动平均速度的比值称为行程速比系数，其急回运动的程度用行程速比系数K来

6、衡量，即=（2-1）故极位夹角为:（2-2）图2-1行程速比系数K随极位夹角增大而增大，值愈大，急回运动特性愈明显。（3）四杆机构的压力角、传动角及死点如图2-2所示，主动件曲柄通过连杆作用于从动件上的力P的作用线与其作用点速度方向所夹的锐角，称为机构在此位置的压力角。而把压力角的余角（即连杆与从动件摇杆所夹的锐角）称为机构在此位置的传动角。传动角常用来衡量机构的传动性能。机构的传动角愈大，压力角愈小，力P的有效分力就愈大，机构的效率就愈高。所以为了保证所设计的机构具有良好的传动性能，通常应使最小传动角，在传递力矩较大的情况下，应使。在具体设计铰链四杆机构时，一定要校验最

7、小传动角是否满足要求。当连杆和摇杆的夹角为锐角时，；若为钝角时，。角是随曲柄转角的变化而改变的。当机构在任意位置时：（2-3）角是随各杆长和原动件转角变化而变化的。由于（锐角），或（为钝角），所以在曲柄转动一周过程中（=0～360°），只有为min或max时，才会出现最小传动角。此时正是和位置，所对应的为min和max，从而得：（2-4）可能出现最小传动角的两个位置（2-5）比较和，找出其中较小的角度。图2-2机构的死点位置就是指从动件的传动角时机构所处的位置。对于传动机构，在死点位置时，驱动从动件的有效回转力矩为零，可见机构