平面连杆机构及设计（6学时.ppt

第二章 平面连杆机构及其设计,F,A,B,C,D,M,E,连杆机构及其传动特点,连杆机构低副机构,优点：,1.面接触，压强小,承 受大载荷。 2.通过改变各构件相对 长度可使从动件获得 不同的运动规律。 3.可实现各种不同的轨 迹要求。,缺点:,1.运动链长，产生积累误差，效 率低。 2.存在动载荷，不宜高速传动,内容：,1.平面四杆机构的类型和应用。 2.四杆机构的基础知识。 3.四杆机构的基本设计方法。,2-1平面四杆机构的基本型式、应用和演化,一、铰链四杆机构的基本型式,组成：,构件1，3 -连架杆 构件 2 - 连杆 构件 4 - 机架,曲柄：能作整圈转动的连架杆。 摇杆：只能在一定角度范围内摆动的 连架杆.,摆转副：组成转动副的两构件不能整周 对转动的转动副称为摆转副。,基本型式：,3.双摇杆机构,1.曲柄摇杆机构,2.双曲柄机构,1、曲柄摇杆机构,雷达天线俯仰机构,缝纫机的脚踏板机构,2、双曲柄机构,惯性筛,平行四边形机构： 有运动不确定因素。,机车车轮的联动机构,反平行四边形机构： 车门开闭机构。,3、双摇杆机构,等腰梯形机构: 用于汽车，拖拉机 的转向机构。,铸造用的翻箱机构,基本型式的应用,二、铰链四杆机构的演化,1、改变构件形状和相对尺寸 1）、曲柄滑块机构,对心曲柄 滑块机构,偏心曲柄 滑块机构,2）、双滑块机构,双滑块机构种类：,双滑块机构种类：,双滑块机构种类：,2、扩大转动副,3、选用不同构件为机架所得机构,3、选用不同构件为机架所得机构,摆动导杆机构,转动导杆机构,3、选用不同构件为机架所得机构,2-2 平面四杆机构的特性,一、铰链四杆机构曲柄存在条件,设四杆机构ABCD中各杆长分别为a,b,c,d.,讨论：使a杆成为曲 柄的条件。,设ad，且以d为机架 讨论 始终存 的条件。,或,当机构处在不同位 置时, BD是变化的。,;,代入上三式 可写成：,即：,将(1)+(2)，(2)+(3)，(3)+(1),并整理得：,若设ad,且以d为机架，同理可 导出：,推论：,当“最短杆长度+最长杆长度 其余两杆长度之和”时,1.固定最短杆邻边：得曲柄摇杆机构; 2.固定最短杆 ： 得双曲柄机构; 3.固定最短杆对边：得双摇杆机构。,当“最短杆长度+最长杆长度其余 两杆长度之和”时， 无论固定任何杆件均得双摇杆机构。,1.固定最短杆邻边： 得曲柄摇杆机构; 2.固定最短杆 ： 得双曲柄机构; 3.固定最短杆对边： 得双摇杆机构。,上述推论的应用：（1）判断类型; （2）设计杆长。,例1：判断下图四杆机构的类型。,解:,a+d=40+100=140,b+c=60+70=130,此机构为双摇杆 机构。, a+db+c,例2：已知：机构各杆尺寸。求：(1)使 机构成为曲柄摇杆机构时x的取值范围. (2)使之成为双摇杆机构时x的范围。,解:,(1)设a为最短杆, d为最长杆。,x+100 60+70,(2),1)设b为最短杆，d为最长杆：,则：,2)设b为最短杆，a为最长杆：,则：,3)设a为最短杆：,则：,4)设a为最长杆：,则：,5)设a为其余两杆之一：,则：,该机构成为曲柄摇杆机构时，x取值范围为：,成为双摇杆机构时，x取值范围为：,二、急回特性,3、急回特性、行程速比系数k,曲柄匀速转动，摆杆变速摇动，急回运动如下：,令：,K-称为行程速比系数,上式可导出：,具有急回 运动机构有：,三、压力角和传动角,压力角：,作用在从动件上的驱动力方向与该点绝对速度方向所夹锐角，用a 表示。,Ft a 传动性能 好， amaxa,传动角：压力角的余角，用g表示.,从受力观点看, g Ft 传力性能好！, a+g=90o， g=90o- a,由于 Ft = Fcos a = Fsin g,位置的确定,最小传动角出现在下列位置之一.,当BCD90o时， g= BCD,四、死点位置,一、设计的基本问题,1.满足预定的运动要求,2.满足预定的连杆位置要求,3.满足预定轨迹的要求,二、用作图法设计四杆机构,1、按连杆预定位置设计四杆机构,1)已知：连杆的两位置B1C1和B2C2，设 计满足该两位置的四杆机构。,解：,b12,A,c12,D,二、用作图法设计四杆机构,1.按连杆预定位置设计四杆机构,1)已知：连杆的两位置B1C1和B2C2，设 计满足该两位置的四杆机构。,解：,连接 ，作 其垂直平分线b12 A点在b12上任找。,连接 ，作 其垂直平分线c12 D点在c12上任找。,B1,C1,C2,B2,A,D,b12,c12,解：,步骤同上类似。（但有唯一解。）,解：,用转换机架 法，将连杆的某一 位置作为机架，如 E1F1为机架，AD为 连杆，刚化机构第 二位置，将四边形 E2F2DA的E2F2 边与 E1F1重合，找到AD 为连杆的第二个位 置，以下步骤同上。,A2,D2,2、按两连架杆预定的对应位置设计 四杆机构,1)如图所示，已知：lAB的两个位置,转角为 lCD杆上的标定线 的两位置 机架长lAD。求：设计满足上述条件的四杆 机构。（即：求lBC=?lDC=?),借助于上述 已知连杆位置的 求解方法，置换 机架求出C点。,1,2,1,2,B1,B2,E2,A,D,E1,分析现有机构如图示：,将已知连架杆看作假想连杆，未 知连架杆某一位置看作假想机架。将 机架其它位置刚化，绕未知连架杆的 固定铰链点转相应的角度，定出假想 连杆的其它位置。这样求解四杆机构 的方法同已知连杆位置一样，此法称 为转化机构法，或称为置换机架法。,有无穷解。,B1,B2,B3,E1,E2,E3,2,1,3,1,2,3,A,D,3、按给定的行程速比系数K设计 四杆机构.,1)、曲柄摇杆机构,解:,分析已知曲柄摇杆机构,2）、曲柄滑块机构,解：如图,3）、导杆机构,解：如图,B,o,例1、,已知:,求: 满足其对应位置的四杆机构.,解:,例2、设计一曲柄摇杆机构.,已知:,求:,解:,o,改变上述题目条件:,已知:,求:,解:,o,解:,B2,三、用