第二章平面连杆机

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1、第二章平面连杆机构 平面机构+低副联接(转动、移动副)最常用平面四杆机构（四个构件四根杆)平面连杆机构平面连杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构（全由转动副相联）基本类型基本类型(二)含义个移动副的四杆机构()铰链四杆机构2.1 平面四杆机构的基本形式及其应用(三)含两个移动副的四杆机构(四)具有偏心轮的四杆机构(五)四杆机构的扩展1234ABCD连杆连杆连架杆连架杆连架杆连架杆机架机架曲柄曲柄摇杆摇杆(摆杆摆杆)(整转整转)(摆转摆转)机架、连杆、连架杆机架、连杆、连架杆()铰链四杆机构机架参考系（固定件）连架杆与机架相联连杆不与机架相联基本构件基本构件曲柄：可回转360的连架杆摇杆：摆角小于36

2、0的连架杆滑块：作往复移动的连架杆连架杆连架杆全由转动副相联转动副相联的平面四杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构铰链四杆机构一一.铰链四杆机构基本类型铰链四杆机构基本类型 （按连架杆类型）一曲一摇双曲双摇1.曲柄摇杆机构在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。应用举例：牛头刨床横向进给机构、搅面机、卫星天线、飞剪缝纫机脚踏板机构、自行车、走步机、送料机构 一般曲柄主动，将连续转动转换为摇杆的摆动，也可摇杆主动，曲柄从动。运动特点：2.1 四杆机构的基本形式及其应用曲柄摇杆机构应用实例搅面机2.1 四杆机构的基本形式及其应用曲柄摇杆机构应用实例卫星接收装置2.1 四杆机构的基本形式及其应用曲

3、柄摇杆机构应用实例缝纫机脚踏板机构2.1 四杆机构的基本形式及其应用曲柄摇杆机构应用实例自行车2.1 四杆机构的基本形式及其应用曲柄摇杆机构应用实例跑步机2.1 四杆机构的基本形式及其应用曲柄摇杆机构应用实例自动送料机构2.1 四杆机构的基本形式及其应用2.双曲柄机构两连杆架均为曲柄的四杆机构应用举例：惯性筛、插床机构运动特点：从动曲柄变速回转2.1 四杆机构的基本形式及其应用惯性筛双曲柄机构应用实例2.1 四杆机构的基本形式及其应用插床机构双曲柄机构应用实例2.1 四杆机构的基本形式及其应用3.双摇杆机构两连杆架均为摇杆的四杆机构港口起重机、飞机起落架、车辆的前轮转向机构应用举例：2.1 四

4、杆机构的基本形式及其应用双摇杆机构应用实例港口起重机选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线2.1 四杆机构的基本形式及其应用双摇杆机构应用实例飞机起落架2.1 四杆机构的基本形式及其应用车辆的前轮转向机构双摇杆机构应用实例2.1 四杆机构的基本形式及其应用风扇摇头双摇杆机构应用实例2.1 四杆机构的基本形式及其应用二 含一个移动副的四杆机构1.扩大转动副，使转动副变成移动副2.1 四杆机构的基本形式及其应用曲柄滑快机构演化2.1 四杆机构的基本形式及其应用a曲柄滑块机构曲柄滑块机构(内燃机内燃机,冲床冲床)导杆机构导杆机构摇块机构摇块机构(卸货车卸货车)定块机构定块机构(直动滑杆机构直动滑杆

5、机构)(抽水唧筒抽水唧筒)ABCABC AB AC曲柄回转导杆机曲柄回转导杆机构构(二杆可二杆可360360度度)AB L(其余两杆长度之和其余两杆长度之和)时时n 双摇杆机构双摇杆机构小结小结2.2 平面四杆机构的基本特性2.2.2 压力角和传动角1.压力角a压力角：从动件所受的力F与受力点速度Vc所夹的锐角a。有效分力：Ft=Fcosa有害分力：Fn=Fsinaa愈小，机构传动性能愈好。2.传动角g传动角：连杆与从动件所夹的锐角g g。g g=900-a ag越大，机构的传动性能越好，设计时一般应使gmin40，对于高速大功率机械应使gmin50。3.最小传动角的位置铰链四杆机构在曲柄与机

6、架共线的两位置出现最小传动角。2.2 平面四杆机构的基本特性对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置。对于摆动导杆机构由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向，与从动杆上受力点的速度方向始终一致，所以传动角等于90度。2.2 平面四杆机构的基本特性2.2.3 急回特性急回特性机构工作件返回行程速度大于工作行程的特性。工作行程时：V1=C1C2/t1 返回行程时：V2=C1C2/t2ABCDABCDabcd C2B2 1 2 B1C1q q行程速比系数K为了表示工作件往复运动时的急回程度，用V2和V1的比值K来描述。由上式可得：111800kkqqq0

7、0112122121121180180/tttcctccVVk急回特性的作用四杆机构的急回特性可以节省空间，提高生产率。ABCDabcd C2B2 1 2 B1C1q q2.2 平面四杆机构的基本特性2.2.4 死点死点的位置在从动曲柄与连杆共线的连个位置之一时，出现机构的传动角g=0，压力角a=90的情况，这时连杆对从动曲柄的作用里恰好通过其回转中心，不能推动曲柄转动，机构的这种位置称为死点位置。死点的利弊利：工程上利用死点进行工作。弊：机构有死点，从动件将出现卡死或运动方向不确定现象，对传动机 构不利度过死点的方法增大从动件的质量、利用惯性度过死点位置。采用机构错位排列的方法2.3 平面四

8、杆机构的设计一个设计过程：已知条件构件尺寸 两类基本问题：实现给定运动规律；实现给定运动轨迹；三种设计方法：图解法 解析法 实验法 已知条件：运动条件、几何条件、动力条件。简明易懂，精确性差。精确度好，计算繁杂。形象直观，过程复杂。2.3.1 图解法设计平面四杆机构 1.按给定连杆位置设计四杆机构 A1B2B3B1C2C3CD12b12c23b已知：连杆BC长度及三个位置（B1C1,B2C2,B3C3）要求：设计铰链四杆机构设计步骤：连接B1B2、B2B3，作线B1B2、B2B3的垂直平分线b12、b23，交于A点；连接C1C2、C2C3，作线C1C2、C2C3的垂直平分线c12、c23，交于

9、D点；连接AB1、C1D。23c2.3 平面四杆机构的设计2.3 平面四杆机构的设计2.按给定两连架杆的对应位置设计四杆机构 刚化反转法2.3 平面四杆机构的设计设计步骤：2.3 平面四杆机构的设计3.按给定行程速度变化系数K设计四杆机构 2.3 平面四杆机构的设计4.按给定速度变化系数K设计导杆机构 已知：连杆AB和CD的三组对应位置 要求：确定各构件的长度a、b、c、d 步骤：建立坐标系xAy，和分别为AB和CD的初始角。将各向量坐标投影得，将三组已知位置代入以上公式，确定出选定曲柄长度a，则b、c、d。设计出所需四杆机构1100233d3AByCcxbaD)cos(cos)cos(00c

10、dba)sin(sin)sin(00cdbaRRR3002010)()cos()cos()cos(PmnPRRRpnn2/)1(/222321RRR321)cos(coscos设计方法：建立方程式，根据以知参数对方程求解。2.3.2 解析法设计平面四杆机构2.3 平面四杆机构的设计、连杆曲线（定义）：四杆机构运动时，连杆作为平面复杂运动，对其上面任意一点都能描绘出一条封闭曲线，这种曲线称为连杆曲线。原理：连杆曲线的形状随点在连杆上的位置和构件的相对长度的不同而不同。方法与步骤：借用已编成册的连杆曲线图谱，根据预定运动轨迹从图谱中选则形状相近的曲线，同时查得机构各杆尺寸及描述杆在连杆上的位置，再

11、用缩放仪求出图谱曲线与所需轨迹曲线的缩放倍数，即可求得四杆机构的结构及运动尺寸。2.3 平面四杆机构的设计2.3.3 实验法设计平面四杆机构用用作图法作图法设计四杆机构设计四杆机构设计 确定杆长根据四杆机构各铰链之间相对运动关系，通过作图确定未知铰链位置。确定机构运动简图的尺寸参数。有时要考虑到几何条件和动力条件！如：最小传动角 D1.1.设计一四杆机构设计一四杆机构,实现连杆给定位置实现连杆给定位置 已知活动铰点已知活动铰点B B、C C中心位置，求固定铰链中心位置，求固定铰链A A、D D中心位置。中心位置。B1C1B2C2四杆机构四杆机构 AB1C1D 为所求。为所求。A 有几个解有几个

12、解?实现连杆给定的三个位置实现连杆给定的三个位置B1C1B2C2B3C3AD四杆机构四杆机构 AB1C1D 为所求为所求.有几个解有几个解?B2C22.按给定的按给定的 K 值值,综合曲柄摇杆机构综合曲柄摇杆机构1）给定 K、LCDABCDqO2qq 180K-1K+1 分析.900-qB1ADC1点A为任意点，半径可求AC1=BC-ABAC2=BC+ABAB=AC2-AC12BC=AC2+AC12曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 ABCDABCD 为所求为所求.设计.以比例 mL=C2DC1900-q2qOAEBC作图.LAB=mLAB=、LBC=mLBC=.q 180=K-1K+12）给定给定 K、LCD、g g .C2DC1ABCC3B3g gming g2 2A0 分析分析.g g2 2 g gmin 设计设计.C2DC12q g A0AC3B3gmingmin 须不小于须不小于 g .C1C2S2q3.按给定的按给定的 K、S 值值,设计曲柄滑块机构设计曲柄滑块机构SADBCee若给定 K、S、e.AB=AC2-AC12BC=AC2+AC12