第八章 连杆机构非阶梯教室

第八章 连杆机构及其设计8-1 概述一、定义与分类1. 定义 由若干构件用低副联接而成的 机构 称为 连杆机构 ；连杆机构又称为 低副机构 。2. 分类 连杆机构可分为 空间连杆机构 和 平面连杆机构以上三图为 平面连杆机构平面连杆机构 空间连杆机构 空间连杆机构优点： 承载能力高、磨损少，便于润滑； 制造简单 ； 两 构件之间的接触靠几何封闭实现； 实现多种运动规律和轨迹要求。j0 xyA DCBabcdba0j aA DM2BjMM1M3连杆曲线连杆二、连杆机构的特点 不易精确实现各种运动规律和轨迹要求； 机械效率较低； 产生动态不平衡。CaaBBCrrllB CDA 4213m2m3S2 S3S1 m1m m“cm2Bm2C缺点：8-2 平面四杆机构的类型及应用 补充：1. 四杆机构是最简单的连杆机构自由度为 1时 ： F=1， 即 3n-2pl-ph = 1，亦即 3n=2pl+ph+1 = 2pl +1 (其中： ph =0)所以 ： n = (2pl +1)/3，即 n = 1、 3、 5 。n = 1时 ， N=2。 一般不将其归纳为机构。所以： 自由度为 1时的最简单机构为 n=3(N=4) 四杆机构。自由度为 2时： F=2， 即 3n-2pl-ph = 2， 亦即 3n=2pl+2 = 2 (pl +1) (其中： ph =0) ， n为偶数， N为奇数。结论： 偶数连杆机构自由度为 1，奇数连杆机构自由度为 2。 jja b开式链机构2. 平面四杆机构是平面连杆机构研究的基础 在 F=1的前提下，六杆、八杆机构均可分解为由一系列的四杆机构组成。 A BCDE+A BD DCE运动可逆性： 两构件上任一重合点，其相对运动轨迹是相同的，亦即，不论哪一个构件固定，另一构件上一点的运动轨迹都是相同的。 轨迹线M(M1,M2)21M2点轨迹线 渐开线M1点轨迹线 摆线21M1M23. 低副机构具有运动可逆性12M(M1,M2)1. 构件及运动副名称构件名称： 连架杆 与机架连接的构件连杆 未与机架连接的构件机架运动副名称：回转副 (又称铰链 )移动副一、基本类型曲柄 作整周回转的连架杆摇杆 作来回摆动的连架杆曲柄摇杆机构 双曲柄机构曲柄摇杆机构 双摇杆机构2. 基本类型1. 曲柄摇杆机构二、应用2. 双曲柄机构惯性筛3. 双摇杆机构起落架吊车夹具1. 改变运动副的形式 （变转动副为移动副）ABCDABCD偏置式曲柄滑块机构ABC对心式曲柄滑块机构改变摇杆相对尺寸曲线轨迹曲柄滑块机构改变摇杆相对尺寸e8-3 平面四杆机构的演化偏距导杆机构变转动副为移动副双转块杆机构0移动导杆机构改变构件相对尺寸改变运动副类型改变运动副类型双滑块机构改变运动副类型改变构件相对尺寸正弦机构改变机架定为机架双滑块机构ABC C ACDB2. 扩大铰链副扩大铰链副ABCD偏心轮机构ACDB扩大铰链副A3. 取不同构件作为机架摇块机构曲柄滑块机构导杆机构定块机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双摇杆机构一、平面四杆机构有曲柄的条件1. 铰链 四杆机构有曲柄的条件 双曲柄机构双摇杆机构曲柄摇杆机构8-平面四杆机构的几个特性 曲柄摇杆机构运动特点的观察特点： 曲柄与连杆出现一次共线、一次重合 由此导致另一连架杆不能整周回转； 摇杆未与连杆出现共线和重合现象； 曲柄上两运动副均为 整周铰链 ； 摇杆上两运动副均为 非整周铰链 。特点： 连架杆与连杆均未出现重合 (或共线 )现象； 固定铰链均为整周回转铰链 ；连杆上两活动铰链均为 非整周回转铰链 。 双曲柄机构运动特点的观察特点： 两连架杆均与连杆均出现重合或共线； 固定铰链均为非整周回转铰链 ，连杆上两铰链均为整周回转铰链 。连杆与左摇杆重合连杆与右摇杆共线连杆与右摇杆重合连杆与左摇杆共线 双摇杆机构运动特点的观察结论：若要连架杆能整周回转 (即成为曲柄 )，则另一连架杆与连杆不能出现重合或共线。双曲柄机构双摇杆机构曲柄摇杆机构ABCDdabc设：最长杆 Lmax=Max(a,b,c,d)最短杆 Lmin=Min(a,b,c,d)中间两杆杆长之和Lm = a + b + c + d -Lmax-Lmin(1) 曲柄存在条件a. Lmax + Lmin Lmb. Lmin不得为连杆(必要条件 )(充分条件 )(1) 曲柄存在条件a. Lmax + Lmin Lm (必要条件 )b. Lmin不得为连杆 (充分条件 )双摇杆机构双曲柄机构曲柄摇杆机构240120280 200120+ 280 200+240f dabcCB BCDmin BC BCDmax(2) 证明设图示四杆机构为曲柄摇杆机构， AB杆为曲柄。cos BCD= b2 + c2 - f22bcfminfmax亦即 0 BCD 180ABCD在 BCD中有a. 证明思路若要使 AB杆成为曲柄，必须有 BCD存在，为使此式成立，须有： 0 BCDmin， BCDmax 180在 B C D 中有 b. 证明a + d b + c (1)在 B C D 中有 b fmin + c= d a + c a + b d + c (2)c fmin + b= d a + b a + c d + b (3)结论 1： 在曲柄摇杆机构中，曲柄 (AB)杆为最短杆。(1)+(2) 2a + b + d b + d + 2c a c(1)+(3) 2a + c + d c + d + 2b a b(3)+(2