曲柄摇杆机构、四杆机构设计.ppt

曲柄摇杆机构、四杆机构设计.ppt

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时间:2020-11-24

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1、一、曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中,若两个连架杆,一为曲柄,另一个为摇杆,则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。通常曲柄1为原动件,并作匀速转动;而摇杆3为从动件,作变速往复摆动。曲柄摇杆机构的主要特性:1.急回运动曲柄摇杆机构中,曲柄AB在转动一周中,在B1、B2两次与连杆BC共线,相应铰链中心A与C之间的距离AC1和AC2分别为最短和最长,摇杆CD的位置C1D和C2D分别为其左右极限位置。摇杆在两极限位置间的夹角ψ,称为摇杆的摆角。当曲柄由位置AB1顺时针转到位置AB2时,曲柄转角=180°+θ,这时摇杆由左极限位置C1D摆到位置右极限位置C2D,摆杆角度为ψ

2、;而当曲柄顺时针再转过角度=180°-θ时,摇杆由位置C2D摆回至位置C1D,其摆角仍然是ψ。虽然摇杆来回摆动的摆角相同,但对应的曲柄转角不等(>);当曲柄匀速转动时,对应的时间也不等(t1>t2)。令摇杆自ClD摆至C2D为工作行程,这时铰链C的平均速度是v1=C1C2/tl。摇杆自C2D摆回至C1D是其空回行程,这时C点的平均速度是v2=C1C2/t2,显然v1

3、180°+θK=──=────=──=──=─────(2-1)v1C1C2/t1t2180°-θθ──摇杆处于两极限位置时,对应的曲柄所夹的锐角,称为极位夹角。K值越大,急回特性愈明显。一般机械中,1≤K≤2。将式(2-1)整理,可得极位夹角计算公式K-1θ=180°────(2-2)K+12.压力角和传动角若不计运动副的的摩擦和构件的惯性力(矩)及重力,则通过二力杆BC作用于从动件CD上的力F沿BC方向,把F力分解为沿C点速度vC方向的分力F′和铰链四杆机构中,原动件1受到驱动力矩Md作用时,垂直于vC的分力F″它们的大小与角度α或γ有关,即有效分力F′

4、=Fcosα=Fsinγ,有害分力F″=Fsinα=Fcosγ。因此,F″越小越好,即角度α越小(或γ越大)对机构的工作越有利。α称为压力角,γ称为传动角,二者互为余角,γ=90°-α。压力角α的定义是:不计摩擦、重力与惯性力时,输出构件所受主动力F的方向与输出构件在受力点处的速度方向之间所夹的锐角。由于传动角γ在简图中非常直观,所以平面连杆机构习惯于用传动角γ来表示机构的传动性能。机构工作时,其传动角是作周期变化的。一般许用值 =40°~50°。重载大功率时取大值。1为保证机构的传力性能良好,应使最小传动角γmin≥。曲柄摇杆机构中,最小传动角γmin总是

5、发生于曲柄与机架共线和重叠共线的两位置之一,如图所示。(具体证明见P30页)3.死点位置曲柄摇杆机构中,若摇杆为主动件,当从动件与连杆共线时,机构的传动角γ为零,此时不论驱动力F有多大,其有效分力,机构的这种位置称为机构的死点位置。死点位置对传动不利,但对夹紧和防松有利。如图铰链四杆机构,当工件5被夹紧时,铰链中心B、C、D共线,工件加在杆1上的反作用力Fn无论多大,也不能使杆3转动。这就保证在去掉外力F之后,仍能可靠地夹紧工件。当需要取出工件时,只需向上扳动手柄,即能松开夹具。二、双曲柄机构两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。双曲柄机构功能:原动

6、曲柄转动(匀速)→从动曲柄转动(非匀速或匀速)双曲柄机构中,最常用的是平行四边形机构,或称平行双曲柄机构。三、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。原动摇杆摆动→从动摇杆摆动§2-2铰链四杆机构有整转副的条件整转副定义:两构件能相对转动3600的转动副。显然铰链四杆机构中曲柄就具有整转副。曲柄摇杆机构在什麽条件具有整转副?已知:杆1曲柄,杆2连杆,杆3摇杆,杆4机架。各杆长度为l1、l2、l3、l4。曲柄1与杆4的夹角的变化范围:当摇杆处于左右权限位置时,曲柄与连杆两次共线。此时杆1与杆2的夹角β的变化范围为也是杆3为摇杆,它与相邻两杆的夹

7、角ψ、γ的变化范围小于360°。显然,A、B为整转副,C、D不是整转副。为了实现曲柄1整周回转,AB杆必须顺利通过与连杆共线的两个位置AB′和AB″。当杆1处于AB′位置时,形成三角形。根据三角形任意两边之和必大于(极限情况下等于)第三边的定理可得l4≤(l2-l1)+l3l3≤(l2-l1)+l4即l1+l4≤l2+l3(2-4)l1+l3≤l2+l4(2-5)当杆1处于AB″位置时,形成三角形。可得l1+l2≤l4+l3(2-6)将式(2-4)、(2-5)、(2-6)两两相加即杆1最短。l1+l4≤l2+l3(2-4)l1+l3≤l2+l4(2-5)l1

8、+l2≤l4+l3(2-6)l1≤l2l1≤l3l1

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