二章.平面连杆机构.doc

第二章：平面连杆机构1.平面连杆机构定义：平面连杆机构是若干构件用低副（转动副、移动副）连接组成的机构称为平面连杆机构。2.连杆机构的缺点：不易精确实现复杂运动规律，且设计较为复杂，当构件数和运动副数较多时，效率较低。3.平面四杆机构：最简单的平面连杆机构由四个构件组成，简称平面四杆机构。4.平面四杆机构按照移动副数目不同分为：全转动副的铰链四杆机构、含1个移动副的四杆机构、含2个移动副的四杆机构。5.铰链四杆机构：全部用转动副相连的平面四杆机构，简称铰链四杆机构。如图（a）所示：机构的固定构件4称为机架，与机架用转动副相连接的构件1和3称为连架杆，不与机架直接相连的构件2称为连杆(1) 整转副：若组成转动副的两构件能做整周期相对转动，则称为整转副，否则称为摆动副。(2) 曲柄：与机架组成整转副的连架杆称为曲柄。(3) 摇杆：与机架组成摆动副的连架杆称为摇杆。6.按连架杆是曲柄还是摇杆可将铰链四杆机构分为三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。（1）曲柄摇杆机构：如图（a）所示铰链四杆机构中，若A为整转副，D为摆动副。即连架杆1为曲柄，连架杆3为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。通常曲柄为原动件，并作匀速转动；而摇杆为从动件，作变速往复摆动。例1：牛头刨床横向自动进给机构当齿轮1转动时，驱动齿轮2（曲柄）转动，再通过连杆3使摇杆4作往复摆动，摇杆另一端的棘爪便拔动棘轮5，带动送进丝杆6作单向间歇运动。图（b）为其曲柄摇杆机构运动简图。、例2：图为雷达调整机构的曲柄摇杆机构，曲柄1缓慢匀速转动，通过连杆2使摇杆3在一定范围内摆动。（2）双曲柄机构：如图（b）所示，若A、B为整转副，因1为机架，故2连架杆2、4均为曲柄，则此铰链四杆机构称为双曲柄机构。例：如图所示机车驱动轮联动机构：是利用第三个平行曲柄来消除平行四边形机构在这种位置不确定状态。（3）双摇杆机构如图（d）若C、D为摆动副，因3为机架，故连架杆2、4均为摇杆则此铰链四杆机构称为双摇杆机构。7.含一个移动副的四杆机构：（1）曲柄滑块机构：如图（a）所示，构件1为曲柄，滑块3相对于机架4作往复运动，该机构称为曲柄滑块机构。若C点运动轨迹通过曲柄中心A，则称为对心曲柄滑块机构。（2）偏置曲柄滑块机构：如图（b）所示，若C点运动轨迹mm点延长线与回转中心A之间存在偏距e，则称为偏置曲柄滑块机构。曲柄滑块机构的应用：活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等机械。（3）导杆机构导杆机构可看成是改变曲柄滑块机构中的固定构件而演化来的。如图(a)所示的曲柄滑块机构中，若改取1为固定构件即得到图（b）所示导杆机构。杆4称为导杆，滑块3相对于导杆滑动，并一起绕A点转动，通常取2为原动件。A:转动导杆机构：如图（b）当l1l2时连架杆4只能往复摆动，称为曲柄摇摆导杆机构，或称摆动导杆机构。（4）摇块机构和定块机构如图(a)所示的曲柄滑块机构中，取2为机架。即可得图(c)所示摆动滑块机构，或称摇块机构8.四杆机构的扩展：生活中常见的某些多杆机构，也可以看成是若干四杆机构组合扩展形成的。例：1如图所示的手动冲床是一个六杆机构，他可以看成是由两个四杆机构组成的。第一组：原动摇杆（手柄）1+连杆2+从动摇杆3+机架4组成双摇杆机构。第二租：摇杆3+小连杆5+冲杆6+机架4组成摇杆滑块机构。其中第一组四杆机构的输出件作为第二组四杆机构的输入件。扳动手柄1，冲杆6上下运动。例2：筛料机构如图为筛料机构运动简图。这个六杆机构也可以看成是由2组四杆机构组成。第一组：原动曲柄1+连杆2+从动曲柄3+机架6，组成双曲柄机构。第二组：曲柄3（原动件）+连杆4+滑块5（筛子）+机架6，组成曲柄滑块机构。9.平面四杆机构的特性：运动特性、传力特性两方面。10.铰链四杆机构有整转副的条件：（1）：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。（2）：整转副是由最短边与其临边组成。11.具有整转副的铰链四杆机构是否存在曲柄的条件 ：（！）取最短杆为机架时，机架上有2个整转副，故得双曲柄机构。（2）取最短杆的邻边为机架，机架上只有一个整转副，故得曲柄摇杆机构。（3）取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，故得双摇杆机构。12如果铰链四杆机构中的最短杆与最长杆之后大于其余两杆长度之和，则该机构中不存在整转副，无论取哪个构件作为机架都只能得到双摇杆机构。13.急回特性的定义：曲柄摇杆机构中，曲柄虽作等速运动，而摇杆摆动时空回行程的平均速率大于工作行程的平均速率，这种性质称为机构的急回特性。图示为一曲柄摇杆机构：曲柄AB在转动一周过程中，有2次与连杆BC共线，在这两个位置铰链中心A与C之间最短为AC1，最长为AC2。因而C1D称为摇杆CD左极限位置，C2D称为摇杆右极限位置。摇杆在两极限位置的夹角称为摇杆的摆角。14.急回特性用行程速度变化系数（或称行程速比系数）K表示：1. 2. 15.具有急回特性的机构：曲柄摇杆机构、偏置曲柄滑块机构、摆动导杆机构。16.压力角和传动角：如图（a）所示的曲柄摇杆机构中，若不计各杆重量和运动副的摩擦力，则连杆BC为二力杆，它作用于从动摇杆3的力是沿BC方向。作用在从动件上的驱动力F与该作用点绝对速度Vc之间所夹锐角称为压力角。如图可见F在Vc方向的有效分力，即压力角越小，有效分力越大。压力角可作为判断机构传动性能的标志。传动角：用压力角的余角（连杆和从动摇杆之间所夹锐角）来判断传力性能，称为传动角。因故，越小，越大，机构传力性能越好。反之机构传力越费劲，传动效率越低。如图所示：摆动导杆机构的传力角始终等于，具有很好的传力性能。17.死点位置：机构中这种传动角为0的位置成为死点位置。如下图所示的曲柄摇杆机构。若以摇杆3为原动件，曲柄1为从动件。从动件传动角=0，（即=），若不计各杆重量，则这时连杆加给曲柄的力将经过铰链中心A，此力对A点不产生力矩，因此不能使曲柄转动，机构这种传动角为0的位置，称为死点位置。18.死点位置危害：使机构从动件出现卡死或运动不确定现象。19.消除死点位置影响方法：可以对从动曲柄施加外力，或利用飞轮及构件自身的惯性作用，使机构通过死点位置。20.平面四杆机构的设计方法：一、按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构1.曲柄摇杆机构的设计设计步骤如下：（6）。因极限位置曲柄与连杆共线。故：AC1=L2-L1,AC2=L2+L1,从而得曲柄长度L1=(AC2-AC1)/2,连杆长度L2=（AC2+AC1）/22摆动导杆机构的设计（按K值设计） L1设计步骤:(1) 由K求出极为夹角(2) 任选固定铰链中心C，以夹角作出两导杆极限位置Cm和Cn(3) 作摆角的角平分线AC，并在线上取AC=L4，得到固定铰链中心A。(4) 过A点作导杆极限位置的垂直线AB1即得曲柄长度L1=AB1。二按给定连杆位置设计四杆机构：图示为振实翻转机构。它是用一个铰链四杆机构来实现翻台的两个位置的。在图中实现位置I处：沙箱7与翻台8固连，并在振实台9上振实造型。当压力油推动活塞6时，通过连杆5使摇杆4摆动。从而运动到虚线II的位置。要求确定连架杆与机构组成的固