平面连杆机构及其设计.ppt

2-3 平面连杆机构的基本特性,一、平面四杆机构曲柄存在的条件(Condition of Crank Existance),曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构,观察下列机构的运动，注意连杆和连架杆在运动中的位置。,1）设ad，当AB杆能绕A点作整 周回转时，AB杆应能占据AB与AB 两个位。各杆的长度应满足：,(bc),(cb),则,由上式得：,即：AB（连架杆）杆为最短杆。,最短杆与最长杆的长度和小于 或等于其他两杆的长度和。,一、平面四杆机构曲柄存在的条件,(bc),a -d b - c,(c b),a - d c - b,2）设da，同理,则,由上式得：,即：AD（机架）杆为最短杆。,最短杆与最长杆的长度和小于 或等于其他两杆的长度和。,一、平面四杆机构曲柄存在的条件,由此可得曲柄存在条件：,推论：1）若不满足条件(1)，,2）若满足条件(1) 则：,当最短杆是连杆时，是双摇杆机构（）；,当最短杆是机架时，是双曲柄机构；,当最短杆是连架杆时，是曲柄摇杆机构；,1 ) 最短杆与最长杆的长度和应小于或等于其他两杆的 长度和(必要条件） 。,2) 最短杆是机架或连架杆（充分条件）。,无曲柄存在，是双摇杆机构（ ）。,一、平面四杆机构曲柄存在的条件,解：图(a)，有： 30 + 70 40 + 55,例一：判断两图示机构类型, 该机构为双摇杆机构。,图(b)，有： 20 + 80 40 + 70，且最短杆为连架杆，, 该机构为曲柄摇杆机构。,LAB 20，100 LAB 120,例二：若要求该机构为曲柄摇杆机构， 问AB杆尺寸应为多少？,解：1. 设AB为最短杆,2. 设AB为最长杆,3. 设AB为之间杆,所以AB杆的取值范围为：,二、急回运动特性和行程速度变化系数K,从动件运动到两极限位置时，曲柄之间所夹的锐角 称为极位夹角(Extreme Position Angle) （ ）。,当AB运动到与连杆重和共线位置AB1时，,摇杆运动到左极限C1D位置，,当AB运动到与连杆拉直共线位置AB2时，,摇杆运动到右极限C2D位置，,2-3 平面连杆机构的基本特性,二、急回运动特性和行程速度呢变化系数K (Quick-return Motion and Coefficient of Travel Speed Ratio),分析：,AB1AB2，,AB2AB1，,1、急回运动(Quick-return Motion),显然： 1 2 ，,1,C1DC2D，,，,t1 ，,V1；,= 1800+，,2,C2DC1D ，,，,t2 ，,V2；,= 1800 - ，,所以： t1 t2 ；,因为：C1C2弧长= C2C1弧长，,而 V1=C1C2/t1，,摇杆的这种运动性 质称为急回运动。,所以： V2 V1,V2=C2C1/t2，,平面四杆机构具有急回特性的条件：,（1）原动件作等速整周转动；,（2）输出件作往复运动；,（3）,讨论：1）若0 ，,2）若= 0 ，,空回行程平均速度V2与工作行程平均速度V1之比， 称为行程速比系数，用K表示，则：,2、行程速比系数K (Cofficent of Travel Speed Ratio),K=,则K 1，,即V2 V1 ，,机构有急回运动；,则K = 1，,即V2 = V1 ，,机构无急回运动。,二、急回运动和行程速比系数K (Quick-return Motion and Coefficient of Travel Speed Ratio),1.偏置曲柄滑块机构,有急回特性。,例 题,只有使偏置方位、,输出件工作行程方向、,输出件具有急回特性。,曲柄转向、,正确匹配，就能保证：,结论：,有急回特性。,例 题,2.曲柄摆动导杆机构,0,三、传动角与压力角,在不计重力、摩擦力、惯性力的条件下，机构中输出件所受主动力的方向线与该受力点的绝对速度方向线所夹的锐角。,压力角的余角，=900-。,1、压力角,2、传动角,2-3 平面连杆机构的基本特性,例题：作出下列机构的压力角和传动角,= 900,导杆机构,偏置曲柄滑块机构,如何用压力角或传动角来表示机构的传力性能呢？,= Fsin,越小， 越大，则机构传力性能越好。,= Fcos,2-3 平面连杆机构的基本特性,3、最小传动角的确定,图示铰链四杆机构中，原动件为AB。各杆长度为：a、b、c、d。,由图可见， 与机构的BCD有关。,则,在ABD和BCD中，由余弦定理得：,2-3 平面连杆机构的基本特性,讨论：,1）当BCD 900时，,即曲柄与机架重合共线时，机构将出现最小值。, =BCD，,则min =BCDmin ，,由公式可知，当 = 00时，有BCDmin 。,2-3 平面连杆机构的基本特性,讨论：,2）当BCD 900时，, =1800-BCD，,则min =1800-BCDmax 。,由公式可知，当 = 1800时，有BCDmax 。,即曲柄与机架拉直共线时，机构将出现最小值。,2-3 平面连杆机构的基本特性,结论：,即,以AB为原动件的曲柄摇杆机构，当曲柄和机架 处于两共线位置时，机构会出现最小传动角。,2-3 平面连杆机构的基本特性,当=270时，min，则有max,例题：曲柄滑块机构的传动角,偏置曲柄滑块机构,E,最大压力角处于哪个行程好呢？,机构的最大压力角,结 论,只有使偏置方位、,输出件工作行程方向、,曲柄转向、,正确匹配，就能保证：,处于输出件的回程位置。,1死点,四、机构的死点位置(Dead Point Position),=0,=900,图示曲柄摇杆机构，摇杆CD为主动件，当机构处于连杆与从动曲柄共线的两个位置时，出现了传动角o。的情况。,主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，所以不能使构件AB转动而出现”顶死”现象。,机构的此种位置称为死点。,2-3 平面连杆机构的基本特性,机构中从动件与连杆共线的位置称为机构的死点位置。,1死点,2-3 平面连杆机构的基本特性,自锁因为机构中存在摩擦而使其 保持原有的运动状态。,死点即使机构中不存在摩擦由于 o，机构不动。,死点与自锁两者有何不同？,1死点,2-3 平面连杆机构的基本特性,2. 死点的利用：,地面,飞机起落架机构,2-3 平面连杆机构的基本特性,2. 死点的利用：,2-3