02第2章连杆.doc

第二章 平面连杆机构A、平面连杆机构的定义：由若干构件用平面低副连接组成的平面机构。B、研究方法：平面机构平面连杆机构：高副低代平面连杆机构平面四杆机构：最简单平面四杆机构铰链四杆机构：转动副平面连杆机构的应用：飞机起落架 升降台 雷达天线2.1 平面四杆机构的基本型式及其应用一、铰链四杆机构 定义：全部采用转动副联接的平面四杆机构称为铰链四杆机构。机架：固定不动的构件4。连架杆：与机架4相联的杆1、杆3。曲柄：能作整周回转连架杆。摇杆：不能作整周回转，而只能在某一角度范围内摆动的连架杆。连杆：不与机架相联的杆2。1、 曲柄摇杆机构：如图所示的铰链四杆机构：选构件4作机架时，得到曲柄摇杆机构；选构件1作机架时，得到双曲柄机构；选构件2作机架时，得到曲柄摇杆机构；选构件3作机架时，得到双摇杆机构。根据相对运动不变性原理，无论选哪个构件作机架，各构件间的相对运动不变。2、 双曲柄机构：图示为插床机构，构件1、2、3和4组成双曲柄机构。构件1作匀角速度转动，构件3作变角速度转动，固接有插刀的滑块6作往复移动。图示为惯性筛，构件1、2、3和4也组成双曲柄机构。图示(a)为双曲柄机构，其相对的两构件长度相等且平行，称为平行双曲柄机构。此时两曲柄转向相同，角速度相等。 图示(b)为反向双曲柄机构，角速度不等。平行双曲柄机构当各构件位于一条直线时可能转化为反向双曲柄机构。3、双摇杆机构：图示为双摇杆机构在鹤式起重机中的应用。当摇杆1摆动时，摇杆3随着摆动，连杆2上E点运动轨迹近似为水平线。二、含一个移动副的四杆机构1、曲柄滑块机构CD,铰链四杆机构演化为曲柄滑块机构。图(a)所示的曲柄滑块机构没有偏距，称为对心曲柄滑块机构。图(b)所示机构因滑块导路与曲柄转动中心有一偏距e，故称为偏置曲柄滑块机构。 图示的搓丝机为一曲柄滑块机构，原动件曲柄AB作转动，带动板牙作相对移动，将板牙中的工件搓出螺纹。2、导杆机构3、摇块机构和定块机构图示为含有移动副的四杆机构。选构件4作机架时，得到曲柄滑块机构；选构件1作机架时，构件4称为导杆，此机构称为导杆机构；选构件2作机架，得到曲柄摇块机构；选用滑块为机架，得到移动导杆机构，也称为固定滑块机构、定块机构。三、含两个移动副的四杆机构四、具有偏心轮的四杆机构五、四杆机构的扩展2.2 平面四杆机构的基本特性一、铰链四杆机构有整转副的条件图示为铰链四杆机构，各杆的长度分别为a、b、c、d。其中a、c为连架杆1，3的长度，b为连杆2的长度d为机架4的长度。利用各典型位置的三角三边关系，在B1C1D和B2C2D中：铰链四杆机构存在一个曲柄的条件为：（1） 曲柄为最短杆；（2） 最短杆与最长杆长度之和应小于 或等于其余两杆长度之和。可得到铰链四杆机构有曲柄存在的条件为：（1）连架杆和机架必有一杆为最短（2）最短杆与最长杆长度之和小于或等 于其余两杆长度之和。二、急回运动图示为一曲柄摇杆机构。曲柄AB为原动件，在其转动一周的过程中，摇杆CD有两个极限位置C1D与C2D，此时曲柄AB与连杆BC共线。曲柄的固定铰链A对活动铰链C两个极限位置C1与C2所张的视角称为极位夹角。曲柄以角速度匀速转动的过程中，摇杆往复摆动：当曲柄从AB1位置顺时针转过 时，摇杆从左极限位置C1D摆到右极限位置C2D，所需时间为 ，C点运动的平均速度为 ；当曲柄继续转过 返回AB1时，摇杆从右极限位置C2D摆到左极限位置C1D，所需时间为 ，C点运动的平均速度为 。显然 ，即摇杆返回过程运动的平均速度较快，这称为急回运动特性。急回运动的相对程度用行程速比系数K来衡量， 图示对心曲柄滑块机构无急回特性的，这时。 图示偏心曲柄滑块机构有急回特性的，这时。图示的摆动导杆机构中，导杆的摆角为 ，导杆在两个极限位置时，曲柄AC与导杆垂直，这时极位夹角 ，具有急回作用。三、 压力角和传动角图示的四杆机构中，从动件CD杆上C点所受到的驱动力P可以分解为沿点C速度方向的分力Pt及沿CD方向的分力Pn。Pt是推动从动件CD运动的有效分力， ，式中， 是作用于C点的力P的方向与C点速度方向之间所夹的锐角，称为机构在此位置时的压力角。传动角 。压力角 愈小，传动角 愈大，机构传力性能愈好。图示的摆动导杆机构中，导杆的C点的速度方向始终与滑块作用在导杆上力的方向一致，故导杆机构C点处的压力角始终为0，其传动角始终为90。四、死点位置曲柄摇杆机构中，摇杆作原动件，曲柄与连杆共线时，出现曲柄卡死或运动不确定的现象。如示的曲柄摇杆机构中，设摇杆CD为主动件，则当机构处于图示的两个虚线位置之一时，连杆与曲柄在一条直线上。这时， ， ，连杆作用于曲柄的力通过曲柄中心，曲柄不能转动，机构出现“卡死”和运动不确定的现象，机构的此种位置称为死点位置。2.3 平面四杆机构的设计平面连杆机构设计的基本问题一、 按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构。1、曲柄摇杆机构已知：行程速度变化系数K,摇杆长度L，摇杆摆角。2、摆动导杆机构已知：行程速度变化系数K,机架长度L。3、曲柄滑块机构的设计已知：行程速度变化系数K,滑块行程长度L，偏距e。二、 按照给定连杆位置设计四杆机构。图中所示为公共汽车开关车门的曲柄滑块机构。摆动汽缸1通过活塞2来推动构件3绕轴A转动，通过