平面连杆机构及其设计与分析.doc

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1、第二章平面连杆机构及其设计与分析§2-1概述平面连杆机构（全低副机构）:若干刚性构件由平面低副联结而成的机构。优点：（1）低副，面接触，压强小，磨损少。（2）结构简单，易加工制造。（3）运动多样性，应用广泛。曲柄滑块机构：转动－移动曲柄摇杆机构：转动－摆动双曲柄机构：　转动－转动双摇杆机构：　摆动－摆动（4）杆状构件可延伸到较远的地方工作（机械手）（5）能起增力作用（压力机）缺点：（1）主动件匀速，从动件速度变化大，加速度大，惯性力大，运动副动反力增加，机械振动，宜于低速。（2）在某些条件下，设计困难。§2-2平面连杆机构的基本结构与分类一、平面连杆机构的基本运动学结构铰链四杆机构的基

2、本结构1．铰链四杆机构所有运动副全为回转副的四杆机构。AD－机架BC－连杆AB、CD－连架杆连架杆：整周回转－曲柄往复摆动－摇杆2．三种基本型式（1）曲柄摇杆机构定义：两连架杆一为曲柄，另一为摇杆的铰链四杆机构。特点：、0～360°,、＜360°应用：鳄式破碎机缝纫机踏板机构揉面机（2）双曲柄机构定义：两连架杆均作整周转动的铰链四杆机构。由来：将曲柄摇杆机构中曲柄固定为机架而得。应用特例：双平行四边形机构（P35），天平反平行四边形机构（P45）绘图机构（3）双摇杆机构定义：两连架杆均作往复摆动的铰链四杆机构。由来：将曲柄摇杆机构中摇杆固定为机架而得。应用：翻台机构，夹具，手动冲床飞机

3、起落架，鹤式起重机二．铰链四杆机构具有整转副和曲柄存在的条件上述机构中，有些机构有曲柄，有些没有曲柄。机构有无曲柄，不是唯一地由取哪个构件为机架决定，机构有曲柄的首要条件是：机构中各构件长度间应满足一定的尺寸关系，该条件是首要条件。然后，再看以哪个构件作为机架。下面讨论机构中各构件长度间应满足的尺寸关系。铰链四杆机构曲柄存在的条件曲柄摇杆机构考察BD间距离：fmax=B’D=d+a,fmin=B’’D=d-a△BCD中：b+c≥f(b+c≥fmax)，　b+c≥a+d(1)b+f≥c(b+fmin≥c)b+d-a≥c，b+d≥a+c(2)c+f≥b(c+fmin≥b)c+d-a≥b，c

4、+d≥a+b(3)(1)+(2)a≤b,(1)+(3)a≤c，(2)+(3)a≤d有曲柄条件：（a）最短构件与最长构件长度之和小于等于其余两构件长度之和。（b）曲柄或机架为最短构件。结论：条件（a）满足i)最短构件为连架杆，曲柄摇杆机构。ii)最短构件为机架，双曲柄机构。iii)最短构件为连杆，双摇杆机构。条件（a）不满足，只能是双摇杆机构。例：图示铰链四杆机构，已知：LBC=50mm，LCD=35mmLAD=30mm，AD为机架。（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求LAB的最大值。（2）若此机构为双曲柄机构，求LAB的最小值。（3）若此机构为双摇杆机构，求LAB的数值。三．

5、平面四杆机构的基本类型与演化变换机架曲柄摇杆机构－固定另一最短构件的相邻构件为机架→曲柄摇杆机构固定最短构件为机架→双曲柄机构固定最短构件的对边构件为机架→双摇杆机构曲柄滑块机构→转动导杆机构→移动导杆机构→曲柄摇块机构（偏心泵）扩大回转副曲柄滑块机构→偏心轮机构转动化为移动副曲柄摇杆机构→曲柄滑块机构滑块导杆互换变换运动副位置四．平面多杆机构在四杆机构的基本结构型式基础上，通过添加杆组得到。牛头刨床机构，插床机构，插齿机，内燃机§2-2平面连杆机构的基本特性及运动分析曲柄摇杆机构一、平面连杆机构的基本特性1）行程速比系数C1D－左极限，C2D－右极限，θ－极位夹角：从动件处于两极限位

6、置，对应曲柄轴线间所夹锐角。Φ1=180°+θ摇杆：C1→C2，工作行程所用时间为t1，C点平均速度为V1。Φ2=180°－θ摇杆：C2→C1，空回行程所用时间为t2，C点平均速度为V2。Φ1＞Φ2(ω=常数)，故t1＞t2，V2＞V1，机构具有急回特性。为表征机构的急回特征，引入行程速比系数K。急回特性取决于θ观察机构有无急回特性θ↑，急回作用↑，K↑对心曲柄滑块机构、偏置曲柄滑块机构转动导杆机构、摆动导杆机构曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构曲柄摇杆机构K=1？、双滑块组合机构牛头刨床机构、插齿机、齿轮插刀加工齿轮θ↓，急回作用↓，K↓θ=0，无急回作用，K=1例：给定曲柄摇杆机

7、构，用作图法在图上标出极位夹角θ。2）压力角与传动角P－连杆BC对摇杆的作用力Pt－P沿C点速度方向的分力Pn－P沿垂直于速度方向的分力α－压力角α定义：力的作用线与从动件上力作用点绝对速度方向间夹角。γ－传动角，α+γ=90°（互为余角）Pn=Psinα，α↓，Pn↓，运动副中压力↓Pt=Psinγ，γ↑，Pt↑，传动有利为使机构有良好的传力性能，希望最小传动角γmin不要太小。要求：γmin≥[γ]一般机械[γ]=40°，高速大功率机械[γ