第2章平面连杆机构设计

第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 31 第第 2 章章 平面连杆机构设计平面连杆机构设计 4 学学时时 1 1 教学目标 教学目标 1 铰链四杆机构的基本类型 2 铰链四杆机构的演化 3 对曲柄存在的条件 传动角 死点 急回运动 行程速比系数等有明确的概念 4 平面四杆机构的设计 2 2 教学重点和难点 教学重点和难点 1 曲柄存在条件 传动角 死点 行程速比系数 2 平面四杆机构的图解法设计 3 有关曲柄存在条件的杆长关系式的全面分析 平面四杆机构最小传动角的确定等问题 3 3 讲授方法 讲授方法 多媒体课件 正正 文文 我们在实际生活中已经见过许多的平面连杆机构 被广泛地使用在各种机器 仪表及操纵 装置中 例如内燃机 牛头刨 钢窗启闭机构 碎石机等等 这些机构都有一个共同的特点 其机构 都是通过低副连接而成 故此这些机构又称低副机构低副机构 根据这一特点 我们定定义义 若干构件通若干构件通过过低副 低副 转动转动副或移副或移动动副 副 联联接所接所组组成的机构称作成的机构称作连连杆杆 机构机构 连杆机构中各构件的相对运动是平面运动还是空间运动 连杆机构又可以分为平面连杆机 构和空间连杆机构 平面连杆机构是由若干构件用平面低副 转动副和移动副 联接而成的平面机构 用以实现 运动的传递 变换和传送动力 平面连杆机构的使用更加广泛 所以主要讨论平面连杆机构 平面连杆机构的类型很多 单从组成机构的杆件数来看就有四杆 五杆和多杆机构 一般的 多杆机构可以看成是由几个四杆机构所组成 所以平面四杆机构不但结构最简单 应用最广泛 而且只要掌握了四杆机构的有关知识和设计方法 就为进行多杆机构的设计和分析奠定了基础 所以本章我们重点讨论四杆机构 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 32 2 1 平面四杆机构的类型及应用平面四杆机构的类型及应用 一 平面四杆机构的基本型式一 平面四杆机构的基本型式 构件之间都是用转动副联接的平面四杆机构称为铰链四 杆机构 如图 2 1 所示 铰链四杆机构是平面机构的最基本的 可以实现运动和力转换的连杆机构型式 也就是说 铰链铰链四杆机构是具有四杆机构是具有转换转换运运动动功能而构件功能而构件 数目最少的平面数目最少的平面连连杆机构 杆机构 其它型式的四杆机构都可以看成 是在它基础上通过演化而来的 在此机构中 AD 固定不动 称为机架机架 AB CD 两构 件与机架组成转动副 称为连连架杆架杆 BC 称为连连杆杆 在连架杆 中 能作整周回转的构件称为曲柄曲柄 而只能在一定角度范围 内摆动的构件称为摇摇杆杆 因此 根据机构中有无曲柄和有几个曲柄 铰链四 杆机构又有三种基本形式 1 曲柄 曲柄摇摇杆机构杆机构 两连架杆中一个为曲柄而另一个为摇杆 的机构 当曲柄为原动件时 可将曲柄的连续转动转变为摇 杆的往复摆动 如图 2 2 a 中的雷达天线机构 反之 当摇杆为原动件时 可将摇杆的往复 摆动转变为曲柄的整周转动 如图 2 2 b 所示的 缝纫机踏板 2 双曲柄机构 双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的四杆机构 可将原动曲柄的等速转动转换成从动曲柄 的等速或变速转动 如图 2 3 所示的惯性筛驱动 机构 图 2 2 图 2 3 曲柄连杆机构 图 2 1 雷达调整机构缝纫机踏 板机构 振动筛机构 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 33 当双曲柄机构的相对两杆平行且相等时 则成为平行四边形机构 如图 2 4 a 所示 注意 注意 平行四平行四边边形机构在运形机构在运动过动过程中 当两曲柄与机架共程中 当两曲柄与机架共线时线时 在原 在原动动件件转转向不向不变变 转转速恒定的条件下 速恒定的条件下 从从动动曲柄会出曲柄会出现现运运动动不确定不确定现现象 象 可以在 机构中添加飞轮或使用两组相同机构错位 排列 在 2 4 b 的机构中 虽然相对的边 长相等 但其中一对边不平行 我们称这 种机构为反平行四边形机构 可 以作为车门的启闭机构使用 3 双 双摇摇杆机构杆机构 两连架杆都是摇 杆的机构 如图 2 5 所示的鹤 式起重机构 保证货物水平移动 两摇杆长度相等地双摇杆机构 称为等腰梯形机构 如图 2 6 所示的汽车前轮转向机构 车子转弯时 与前轮 轴固定的两个摇杆的摆角不相等 如果在任意位置都能使 两前轮的轴线的交点 P 落在后轮轴线的延长线上 则当整 个车子转向时 保证四个轮子都是纯滚动 从而可以避免 轮胎因滑动而产生过大磨损 图 2 4 图 2 5 图 2 6 机车驱动轮联动机构 鹤式起重机 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 34 二 平面连杆机构传动的特点二 平面连杆机构传动的特点 优优点 点 1 由于运动副都为低副 并且运动副元素之间便于润滑 故可以传递较大的载荷 2 运动副元素几何形状简单 便于加工制造 3 当原动件规律不变时 若改变各构件的相对长度关系 可以改变从动件的运动规律 4 连杆上的各点轨迹 简称连杆曲线 形状各异 可以利用这些曲线以满足不同的轨迹要求 5 能实现增力 扩大行程和实现远距离传动的目的 缺点 缺点 1 连杆机构运动链较长 构件尺寸误差和运动副间隙将产生较大积累误差 同时会使机械效率降 低 2 连杆机构的总质心作变速运动 用一般方法难以平衡消除其产生的惯性力 故不宜用于精密及 高速运动 3 要准确实现运动规律或轨迹 其设计十分繁难 一般只能近似满足 在实际中 除上述的三种基本类型的铰链四杆机构外 还广泛地使用着许多其它类型的四 杆机构 而这些四杆机构都可以看作是通过某种方法由铰链四杆机构演化而成的 例如我们前面 所说 铰链四杆机构可以分为三种形式 即曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 而其中后两 种机构可视为曲柄摇杆机构取不同构件作为机架演化而来 尽管其形式不同于基本类型 但其运 动性质 分析和设计方法在本质上是相同或类似的 接下来我们就对机构的演化方法加以介绍 三 平面四杆机构的演化型式三 平面四杆机构的演化型式 机构的演化方式有多种 但都要遵循要遵循 不改不改变变构件构件间间的相的相对对运运动动状况 而只可改状况 而只可改变变构件的形构件的形 状或其状或其绝对绝对运运动动 的原的原则则 如图 2 7 a 所示的铰链四杆机构中 当 摇杆 CD 长度趋于无穷大时 点 C 圆弧轨迹 变成直线 机构就演化成图 b 所示含有滑块 的机构 具体而言 机构的演化方法有三种 机构的演化方法有三种 1 通过改变构件的形状和相对尺寸进行演化 如 图 2 8 的演化 2 通过改变运动副尺寸进行 图 2 7 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 35 演化 3 通过选用不同构件作为机架进行演化 接下来我 们就来看看如何进行 1 滑 滑块块机构机构 如图 2 7 所示 当构件当构件 1 能整周回能整周回转转成成为为曲柄曲柄时时 该该机构称机构称为为曲柄滑曲柄滑块块机构机构 否否则该则该机构称机构称为摆为摆杆滑杆滑块块机构机构 根据滑块导路是否通过固定铰链中心 A 可分为对心曲柄滑块机构和偏心曲柄滑块机构 其偏心的距离 e 称作偏心距 对图 2 7 所示的含有一个移动副的四杆机构 若改取不同构件为机架 可以形成下述四种 机构型式 2 导导杆杆机机构构 在图 2 8a 所示的对心曲柄滑块 机构中 若改取构件 1 为机架 则机构 演化为导导杆机构杆机构 图 2 8b 构件 1 2 的杆长分别为 l1和 l2 当 l1 l2时 构件 2 作整周转 动时 导杆 4 只能在一定角度范围内摆动 该机构称为 摆动导摆动导杆机构杆机构 3 曲柄 曲柄摇块摇块与曲柄与曲柄转块转块机构机构 在图 2 8a 中若改取构件 2 为机架 当 l1 l2时 则滑块 3 可作 整周转动 我们称为曲柄曲柄转块转块机构机构 图 2 8 曲柄滑块机构 导杆机构 摆动导杆机 构 摇块定块机构 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 36 4 移 移动导动导杆机构杆机构 在图 2 8a 中 如取滑块 3 为机架 则该机构 演化成移移动导动导杆机构杆机构或直直动导动导杆机构杆机构 对于移动副和转动副的两运动副元素中 哪一 个为包容件 哪一个为被包容件 根据需要在结构 设计时确定 谁包容谁都不影响它们之间的相对运 动 按照同样的演化方法 若将铰链四杆机构中两 个转动副用移动副代替 并分别改取不同的构件为机 架 可以演化出正弦机构 正切机构 如图 2 9 所示 a 为正弦机构 移动从动件 3 的位移 cos ly b 为正切机构 移动从动件 3 的位移 tan ly 正弦机构和正切 机构常用于仪表和解算 装置中 双滑块机构可 用作椭圆仪 双转块机 构可用作十字槽连轴器 中 双滑块机构和双转块机构 如图 2 10 所示 a 为双滑块机构 b 为双转块机构 也可以通过改变运动副的尺寸可以演化得到偏心轮机构 2 2 平面连杆机构的基本知识平面连杆机构的基本知识 我 们通 过上 一节 图 2 9 图 2 10 抽水机构 正切机构正弦机构 椭圆仪 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 37 的学习 已经知道铰链四杆机构是平面连杆机构的基本形式 并且了解了机构的演化方法 我们 只有很好地了解和掌握了有关铰链四杆机构的基本知识 才能为学习机构的设计作好准备 这些 基本知基本知识识主要包括主要包括 曲柄存在的条件 传动角 死点 行程速比系数和急回运动等等 这些内容是 涉及四杆机构的使用与设计的一些共性的问题 接下来我们就逐步研究 一 四杆机构存在曲柄的条件一 四杆机构存在曲柄的条件 铰链四杆机构的三种基本型式的区别在于它的连架杆是否为曲柄 而且 由于在生产实际 中 驱动机械的原动机 电动机 内燃机等 一般都是做整周转动的 因此要求机构的主动件也能 做整周转动 即原动件为曲柄 而在四杆机构中是否存在曲柄 取决于机构中各构件间的相对尺 寸关系 所以 对平面四杆机构在什么条件下具有曲柄的研究是 平面连杆机构的一个主要主要问题问题 下面我们就以铰链四杆机构 来分析曲柄存在的条件 设设 在图 2 11 所示的铰链四杆机构中 各杆的长度分 别为 a b c d 设 a d 若 AB 杆能绕 A 整周回转 则 AB 杆应能够占 据与 AD 共线的两个位置 AB 和 AB 由图可见 为使 AB 杆能转至位置 AB 各杆长度应满足 2 1 cbda 而为使 AB 杆能转至 AB 各杆长度关系应满足 2 2 cadb 或 2 3 badc 由上述三式及其两两相加可以得到 2 4 dacaba bdca dcba cbda 若 d a 同样可得到 2 5 cdbdad bacd acbd cbad 图 2 11 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 38 由此 我们可以得出铰链铰链四杆机构曲柄存在条件四杆机构曲柄存在条件为为 1 连架杆和机架中必有一杆是最短杆 2 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和 称为杆长条件 上述两个条件必上述两个条件必须须同同时满时满足 否足 否则则机构不存在曲柄机构不存在曲柄 根据上述所讲 我们同时可以得到两个推两个推论论 1 若四杆机构中最短杆与最长杆之和大于其余两杆之和 则该机构不可能有曲柄存在 机构 成为双摇杆机构 2 若四杆机构中最短杆与最长杆之和小于其余两杆之和 当最短杆是连架杆时 机构为曲柄 摇杆机构 当最短杆是机架上时 成为双曲柄机构 二 压力角与传动角二 压力角与传动角 在如图 2 12 所示的曲柄摇杆机构中 若 不考虑运动副的摩擦力及构件的重力和惯性力 的影响 同时连杆上不受其它外力 则原动件 AB 经过连杆 BC 传递到 CD 上 C 点的力 P 将 沿 BC 方向 力 P 可以分解为沿点 C 速度方向 的分力 Pt和沿 CD 方向的分力 Pn 而 Pn不能推 动从动件 CD 运动 只能使 C D 运动副产生径 向压力 Pt才是推动 CD 运动的有效分力 由图 可知 sincosPPPt 式中 是作用于是作用于 C 点的力点的力 P 与与 C 点点绝对绝对速度方向所速度方向所夹夹的的锐锐角角 我们称为机构在此位置的压压 力角力角 是是压压力角的余角 亦即力角的余角 亦即连连杆杆 BC 与与摇摇杆杆 CD 所所夹锐夹锐角角 我们称为机构在此位置 0 90 的传动传动角角 显然 越大 有效分力 Pt越大 Pn越小 对机构的传动就越有利 所以 在连杆机构中也常用 传动角的大小及变化情况来描述机构传动性能的优劣 由于在机构运动过程中 传动角 的大小是变化的 为了保证机构在每一瞬时都有良好的传 力性能 设计时通常取 min 400 重载情况下 应取 min 500 对于只传递运动 不受或受很小外力 的机构 允许传动角小些 例如在一些仪表中 图 2 12 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 39 从图 2 12 中可知 当角 BCD 900时 BCD 当角 BCD 900时 1800 BCD 从图 2 12 中可以得到 cos2 22 2 addaBD BCDbccbBD cos2 22 2 故得 2 6 bc addacb BCD 2 cos2 cos 2222 1 十分显然 当 1800和 00时 BCD 将取得极值 所以 min应出现在下述两个位置之一 1 主动件 AB 与机架 AD 拉直共线时 AB2 位置 这时 BCD 最大 且 bc addacb DCB 2 2 cos 2222 1 22 2 当主动件 AB 与机架 AD 重叠共线时 AB1 这时 BCD 最小 且 bc addacb DCB 2 2 cos 2222 1 11 故最小最小传动传动角角为为 min B1C1D 180o B2C2D 2 8 在设计四杆机构中 为了保证机构具有良好的传力性能 应考虑满足最小传动角的要求 应 使最小传动角 min不小于某一许用值 一般取 400 500 传递功率较大时 取较大值 而在 控制机构和仪表中 可取较小值 甚至可以小于 400 三 死三 死 点点 在有些机构中 运动中回出出现现 00 的情况 的情况 这时这时 无 无论论我我们们在原在原动动件上施加件上施加 多大的力都不能使机构运多大的力都不能使机构运动动 这这种位置我种位置我 们们称称为为死点死点 如图 2 13 所示的曲柄摇杆机构 设 CD 杆为原动件 当摇杆处于两个极限 位置 C1D 和 C2D 时 连杆与从动件曲柄 共线 就出现 00的情况 这时 CD 通过连杆作用于 AB 上 的力恰好通过其回转中心 A 所以无论这时施加多大的力也 不能推动从动件曲柄回转 图 2 13 图 2 14 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 40 死点是曲柄摇杆机构的固有特性 构件在运动中通过死点时 还可能产生运动位置不确定的现象 可以可以证证明明在曲柄滑块机构中 当滑块为原动件时存在两个死点位置 双曲柄机构无死点位置 如图 2 14 所示 在工程上 为了使机构能够顺利通过死点而正常运 转 必须采用适当的措施 如发动机上安装飞轮加大惯性 力 或利用机构的组合错开死点位置 例如机车车轮的联 动装置 但是 也应注意到 在工程上也长有利用死点来实 现一定工作要求的 例如飞机起落架 各类夹具中 如图 2 15 所示 四 急回运动和行程速比系数四 急回运动和行程速比系数 有不少的平面机构 当主动曲柄做等速转动时 做往复运动的从动件 摇杆 在前进行程 即工作行程 运行速度较慢 而回程运动速度要快 机 构的这种性质就是所谓的的机构的 急回运急回运动动 特性特性 例如生产中使用牛头刨床进行刨削工作时 就是把慢速行程作为机器的工作行程 而将快速 行程作为回程以提高机器的生产率 所以急回运动在机构设计中具有十分重要的意义 下面我们就以曲柄摇杆机构为例来分析机构的急回特性 在图 2 16 所示的曲柄摇杆机构中 设曲柄 AB 为原动件 曲柄每转一周 有两个位置与连 杆共线 这时摇杆 CD 分别位于两个极限位置 C1D 和 C2D 其夹角为 曲柄摇杆机构的这两个 位置称为极位 机构处在两个极位时 原原动动件件 AB 的两个位置的两个位置 AB1和和 AB2所所夹夹的的锐锐角角 称称为为极位极位 夹夹角角 此时摇杆两位置的夹角 称作摇杆最大摆角 当曲柄以等加速度 顺时针转过时 180 1 摇杆由位置 C1D 运动到 C2D 称为工作行程工作行程 设所需时 间为 t1 C 点平均速度为 V1 当曲柄继续转过 时 摇杆又从 C2D 转回到 C1D 称空回空回 180 2 行程行程 所需时间为 t2 C 点的平均速度为 V2 摇杆往复 摆动的摆角虽然均为 但对应的曲柄转角不同 图 2 16 图 2 15 夹具 飞机起落架 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 41 而曲柄是做等角速度回转 所以 从而 也就是回程速度要快 21 21 tt 12 VV 为了表明急回运动的急回程度 通常我们用行程速度变化系数 或称行程速比系数 K 来衡量 即 2 9 180 180 2 1 2 1 1 21 2 21 1 2 t t t CC t CC V V K 由此我们可以看出 当曲柄摇杆机构有极位夹角 时 就就有急回运动特性 而且 角越大 K 值就越大 机构的急回特性就越显著 在进行机构设计时 若预先给出 K 值 则可以求出 值 180 1 1 K K 要注意 1 传动角 连杆与从动件所夹锐角 2 min不出现在极位 3 导杆机构 min 90o 4 滑块可以看作半径为无穷大的摇杆组成 3 3 用作图法设计平面四杆机构用作图法设计平面四杆机构 连杆机构的设计就是根据使用要求选定机构的形式 并确定机构中各构件的尺寸 为了使机 构设计的合理 可靠 还通常应满足一些相应的附加条件 如结构条件及最小传动角等 按照机器的用途和性能要求的不同 对连杆机构的设计可能提出许多种各不相同的设计要求 但是 所有提出的这些设计要求 我们可以将其归纳为两大类问题 1 满满足足给给定的位置要求或者运定的位置要求或者运动规动规律的要求 位置律的要求 位置设计设计 例如要求其连杆能够占据某些给定的位置 要求其连架杆的转角能够满足给定的对应关系 或者在原动件规律一定的条件下 其从动件能够准确地或近似地满足给定的运动规律等 例如在飞机起落架的设计中 就要求在放下或收回时连杆应当战局给定的两个位置 在车门 开关机构中 其两个连架杆的转角应满足大小相等 转向相反的要求 在牛头刨床的导杆机构设计 中 要求满足给定的行程速比系数 K 的设计要求 等等 在四杆机构中 从动件的运动规律是由原动件的运动规律和各构件长度来确定的 而当各构 件长度按同一比例增减时 并不改变各构件间的相对转角关系 所以 在设计时 我们可以用相对 长度来表示构件的长度 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 42 2 满满足足预预期的期的轨轨迹要求 迹要求 轨轨迹迹设计设计 在四杆机构的运动过程中 其连杆上的不同点将沿不同的轨迹运动 而所谓根据轨迹要求设 计四杆机构 就是要求其连杆上的某点 在该机构的运动过程中 能够实现给定的轨迹 如在起重机机构中 要求其连杆上的一点 吊钩 在一定的范围内能够做近似水平的方向运 动 而在搅拌机构中 则要求连杆上的一点 能按预期的卵形轨迹运动 连连杆机构的杆机构的设计设计方法有方法有 作图法 实验法及解析法 图解法和实验法比较直观易懂 但设计精 度要低 解析法精度高 但计算要复杂 有时利用手工几乎无法完成 随着计算机技术的发展 解 析法得到日益广泛的使用 但是为了阐明设计的思路和方法 在教学中我们以图解法解决位置设 计问题为主 1 按 按连连杆杆预预定位置定位置设计设计四杆机构四杆机构 条件 条件 给定连杆两位置或三位置及活动铰链 B C 该机构的设计实质上就是确定两固定铰 A D 的位置 当给定连杆两位置 B1C1 B2C2时 如图 2 17 所示 由于 B C 两点的轨迹都是圆弧 故知转 动副 A D 分别在和的垂直平分线上 也就是 21B B 21C C 说 A D 可以在其垂直平分线上任意选取 显然 在这种情 况下 该机构的设计有无数个答案 此时可以根据结构条件 或其它辅助条件来确定 A D 的位置 如果给定连杆 BC 的三个位置 如图 2 18 所示 其答 案就是唯一的 如图所示为铸造车间振实造型机工作台的翻转机构 就是实现连杆两预定位置的应用实例 当翻台 即连杆 BC 在振实台上振实造型时 处于图示实线 B1C1位置 而 需要起模时 要求翻台能转过 180 到达图示托台上方虚 线 B2C2位置 以便托台上升接触砂箱起模 若已知连杆 BC 的长度 B1C1和 B2C2在坐标系中的坐标 并要求固定 铰链中心 A D 位于 x 轴线上 此时可以选定一比例尺 按上述方法设计出 AB CD AD 的长度 2 按 按给给定定连连架杆架杆对应对应位置位置设计设计四杆机构四杆机构 求解这一类问题 我们是利用机构反转法 即把两连架杆假想地当作连杆和机架 这样两连 架杆间的相对运动就化为连杆相对于机架的运动 其图解法与前述相同 图 2 18 图 2 19 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 43 如图 2 20 所示 已 知连架杆 AB 和机架 AD 的长度 位置 AB 的三个位置及连架杆 CD 上一直线的三个位 置 DE1 DE2 DE3 要求 出 CD 上的活动铰链 C 的位置 将连架杆 CD 的第一位置 DE1当作机架 将四边形 AB2E2D 和 AB3E3D 分别刚性地绕 D 点转 到 DE2 DE3与 DE1重合位置 则点 B2 B3转到新的位置 点 A 到达 位置 分别作 2 B 3 B A A 的中垂线 两中垂线的交点即为活动铰点 21B B 3 2B B C 的位置 显然该机构有唯一解 若给定连架杆的两个位置 则机构有无穷解 如图 2 20 所示 对于曲柄滑块机构 其作图法原理与上述相同 请 同学们下去后自己练习 3 按 按给给行程速比系数行程速比系数 K 设计设计四杆机构四杆机构 对于有急回运动的四杆机构 设计时应满足行程速 比系数 K 的要求 在这种情况下 可以利用机构的极限位置的几何关系 在结合其它辅助条件进 行设计 下面我们分别介绍曲柄摇杆 曲柄滑块 曲柄导杆三类机构的设计方法 a 曲柄 曲柄摇摇杆机构杆机构 如图 2 21 所示 已知摇杆 CD 长度及摆角 行程速比系 数 K 要求设计曲柄摇杆机构 步骤如下 1 由公式 求出极位夹角 1 1 180 K K 2 任选固定铰 D 的位置 并作出摇杆两极限位置 C1D 和 C2D 夹角为 3 连接 C1C2 作 得交点 90 1221 OCCOCC 图 2 20 图 2 20 图 2 21 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 44 O 以 O 为圆心 OC1 为半径作圆 称作圆 4 在圆上任取一点 A 为固定铰 则 2121 2 1 OCCACC 5 连接 AC1 AC2 则 AC1 AC2分别为曲柄与连杆重迭拉直共线位置 即 2 ACba 1 ACab 6 由上式可以求得 作图法为 2 12 ACAC a 2 12 ACAC b 以 C2 为圆心 以 AC1为半径划弧交 AC2于 F 再做 AF 线段的中分线求得 B2点 以 A 为圆 心 AB2为半径画圆 交 AC1延长线于 B1 则 B1 B2即为活动铰接点的位置 注意注意 1 曲柄固定铰链点 A 不能选在 GG 弧段上 否则机构不满足运动连续性要求 2 可以看出 机构有无穷解 具体 A 的位置可依据工作要求 结构条件进行选择 b 曲柄滑 曲柄滑块块机构机构 设已知行程速比系数 K 行程 H 偏距 e 要求设计此 偏置曲柄机构 图解法与前述相类似 先由 K 求出 作一直线 C1C2 H 作 交于 O 点 以 O 90 1221 OCCOCC 为圆心 OC1为半径作出圆 作直线 间距为 21 CCEF e 交圆于 A 点 重复前述第 5 6 步骤即可求得机构 如图 2 22 所示 c 导导杆机构杆机构 设已知摆动导杆机构中 机架的长度为 d 行程速比系数 为 K 要求设计该机构 如图所示导杆机构 可以看出该机构的极位夹角与导杆 摆角相等 这样 设计就简单了 首先由 K 求出 然后选择一点 D 作 再作角 mDn 平分线 在平分线上取 DA d 可以求得曲柄回转中心 A 过 A 点作导杆任一极限位置垂线 AC1 或 AC2 则 AC1即为曲柄长 度 由于作图法误差比较大 所以工程上也常用实验法 同时 随着计算机技术的发展 解析法也日益得到应用 图 2 22 图 2 23 第 2 章 平面连杆机构设计 机械设计基础 教案 45 3 4 构件的结构设计构件的结构设计 前面所讲的设计 只是确定了构件上运动副之间的相对尺寸 至于构件的结构 形状和横截 面积尺寸 应该由相关的强度理论及其它条件来确定 这些内容在材料力学中都已经介绍过 希望 同学下去复