第03章 平面连杆机构

第三章 平面连杆机构第一节 平面四杆机构的类型及其应用 第二节 平面四杆机构的一些基本特性 第三节 平面四杆机构的设计 第四节 平面连杆机构的结构 学习重点预热 ：什么是平面连杆机构？特点及研究内容是什么？预热 定义 : 全由低副（转动副、移动副）构成的平面机构称为 平面连杆机构 特点： 面接触，承载能力强，耐磨损；易于制造和获得较高的制造精度；能实现多种运动规律。缺点 ：效率低；累计运动误差较大；高速运转时不平衡动载荷较大，且难于消除。内容： 类型、应用及其特性，平面四杆机构的设计 一、平面四杆机构的基本型式 铰链四杆机构1 曲柄 摇 杆机构2 双曲柄机构3 双摇杆机构 二、平面四杆机构的演化型式1 曲柄滑 块 机构2 导 杆机构3 偏心轮机构 第一节 平面四杆机构的类型及其应用 运动副全是转动副1.曲柄摇杆机构两连架杆中： 一个为曲柄，另一个为摇杆。应用举例 ： 牛头刨床工作台横向进给机构 缝纫机的踏板机构 缝纫机踏板机构 牛头刨床进给机构缝纫机踏板 牛头刨床进给机构图(a)局部结构图 ; (b)曲柄摇杆机构运动简图1 主动齿轮 ; 2 从动齿轮 ; 3 连杆 ; 4 摇杆（棘爪）; 5 棘轮 ; 6 丝杠 ; 7 机架正平行四边形机构蒸汽机车的车轮联动机构2.双曲柄机构两个连架杆都能作整周回转运动振动筛（也称为惯性筛）反平行四边形机构车门启闭机构3.双摇杆机构 两连架杆均为摇杆起重机中重物平移机构汽车前轮转向机构 (等腰梯形机构 )1.曲柄滑块机构一连架杆为曲柄，另一连架杆相对机架作往复移动而称为滑块应用举例 ：内燃机、空气压缩机、冲床和缝纫机等。对心式曲柄滑块机构偏置式曲柄滑块机构取曲柄滑块机构中的不同构件作为机架，可以得到以下四种不同的机构。2.导杆机构v曲柄转动导杆机构 v曲柄摆动导杆机构 v摆动导杆滑块机构（摇块机构）v移动导杆机构（定块机构）应用(a)曲柄滑块机构 ; (b)转动导杆机构 ; （ c)摆动 导杆滑块机构 (摇块机构） ; (d)移动导杆机构（定块机构）曲柄摆动导杆机构(a)曲柄摆动导杆机构 ; (b)电气开关小型刨床机构卡车车厢自动翻转卸料机构手动抽水机3.偏心轮机构特点：容易加工；工作时润滑条件和受力情况好；可用于较重载荷的传动中。应用举例：蒸汽机换气阀传动机构、冲压机传动机构等。（ a） 等效曲柄滑块机构 （ b） 曲柄滑块机构 （ c） 等效曲柄摇杆机构 （ d) 曲柄摇杆机构一、 曲柄存在条件 二、 急回特性和行程速比系数三、 压力角和传动角四 、 死点位置第二节 平面四杆机构的一些基本特性曲柄存在条件： 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和； 连架杆与机架中必有一杆为最短杆。你会 判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构么？ 一、曲柄存在条件双摇杆机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双曲柄机构以最短杆相邻杆为机架以与最短杆相对的杆为机架以最短杆为机架NY判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构 取不同构件为机架时的铰链四杆机构型式(a)构件 4为机架 ; (b)构件 2为机架 ; (c)构件 1为机架 ; (d)构件 3为机架取不同构件为机架时的铰链四杆机构型式二、急回特性和行程速比系数摇杆的摆角 C1DC2 ；极位夹角 工作行程回程曲柄摇杆机构的急回运动程度可以用 2 和 的比值 来衡量， 称为 行程速比系数。 ， ， 急回程度 。 = 0时， =1时，机构无急回运动。急回运动 ?传动角压力角的余角。三、压力角和传动角压力角 从动件受力点（ C点）的受力方向与受力点的速度方向之间所夹的锐角。压力角越小，传动角越大，机构传力性能越好。设计时应使 与 四、死点位置1 死点的概念在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，当连杆与从动曲柄共线时，机构的传动角 ，此时主动件 CD 通过连杆作用于从动曲柄 AB上的力恰好通过其回转中心，所以出现了不能使构件 AB转动的 顶死 现象，机构的这种位置称为 死点位置或死点 。2 死点的缺陷对于传动机构，存在死点位置是一个缺陷，常采用 下列措施使机构顺利通过死点位置： 利用系统的惯性； 利用特殊机构。 3死点的利用在工程中也常常应用死点位置实现工作要求。如快速夹具、飞机起落架等。 具夹速快利用惯性利用机构错位排列第三节 平面四杆机构的设计一、 按给定的行程速比系数设计四杆机构 二、 按给定的连杆位置设计四杆机构 三、 按给定的两连架杆对应位置设计四杆机构 四、按给定的运动轨迹设计四杆机构 连杆曲线 图谱法 一、按给定的行程速比系数设计四杆机构1 曲柄摇杆机构2 曲柄滑块机构3 导杆机构已知条件：行程速比系数 K、 摇杆的长度 CD和摇杆的摆角 （ 1） 计算极位夹角（ 2）取适当的比例尺 l = CD/CD(m/mm)， 并由 CD 和 作出两极限位置 C1D、 C2D;（ 3）过 C2点作 C1C2N 90 的射线 C2N， 然后再过 C1点作 C2C1的垂线 C1N 交 C2N于 P;（ 4）以 C2P为直径作圆，圆心为 O，则 A点必在此圆上 ;（ 5）由其他已知条件在圆周上取点 A，连 AC1、 AC2;（ 6）以 A为圆心， AC1为半径做圆弧交 AC2于 E点，作 EC2的垂直平分线得 EC2之半即为 AB长度由于极限位置处曲柄与连杆共线，故 AC2 BC AB， AC1 BC AB， 因此，容易得到（ 7）讨论：由于 A点可在 C1PC2的外接圆周的弧 C1PC2上任意选取，所以，若仅按行程速比系数 K来设计，可以得到无穷多组解。因此，在未给出其它附加条件的情况下，如欲获得良好的传动质量，可按照传动角最优或其它辅助条件来确定 A点的位置。1曲柄摇杆机构2曲柄滑块机构已知条件：行程速比系数 K、滑块行程 H 偏心距 e 计算极位夹角 ; 作直线 C1C2 H/ l，且 C1、 C2作为滑块的两极限位置 ; 根据 C1、 C2点求满足极位夹角为 的 A点（结果为一圆弧 C1PC2） ; 作一直线与平行，并使其间的距离等于偏心距 e ， 则此直线与上述圆弧的交点即为曲柄的轴心 A 的位置 ; 连接 AC1、 AC2， 并按上述作图方法，即可得到曲柄的长度 lAB和连杆的长度 lBC。3导杆机构分析（ 机构简图演示 ）：对于摆动导杆机构，其极位夹角 等于导杆的摆角 ， 而所需要确定的尺寸是曲柄长度 lAC。已知条件：行程速比系数 K、 机架长度 lAD 计算极位夹角； 选择适当的比例尺作直线 l，任选固定铰链点 D； 按夹角 （ ） 作出导杆的两极限位置 Dm和 Dn； 作摆角 的角平分线 AD， 并在 AD上截取 AD=lAD