a6平面连杆机构解析.ppt

3.2平面四杆机构的基本特性,3.2.1、铰链四杆机构有曲柄的条件如前所述,铰链四杆机构三种基本形式的区别主要在于连架杆是否为曲柄。下面讨论连架杆成为曲柄的条件。,图曲柄摇杆机构,如图所示，设以a、b、c、d分别代表铰链四杆机构中各杆的长度，并设以构件AD为机架，AB为原动件，且ad。,a,b,c,d,a,b,c,d,a,b,c,d,a,b,c,d,图曲柄整周回转时的三个位置,（a）,（b）,（c）,若杆1为曲柄,能绕A点做整周回转,它必须存在图(a)、(b)、(c)所示的三个位置。,1,adbc,cd(ba)，acbd,bc(da)，abcd,将以上三式两两相加,整理得abadac(3-4),由上述关系可推出曲柄存在的条件：(1)在曲柄摇杆机构中,曲柄是最短杆；(2)最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆的长度之和。,根据有曲柄的条件可得推论：(1)取与最短杆相邻的杆件为机架,两连架杆中一个为曲柄,另一个为摇杆,则得曲柄摇杆机构；(2)取最短杆为机架,两连架杆同时成为曲柄,则得双曲柄机构；(3)取与最短杆相对的杆件为机架,两连架杆都不能整周回转,则得双摇杆机构。若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时，只能得到双摇杆机构。,3.2.2、压力角和传动角图所示的曲柄摇杆机构中,如不考虑构件的重力、摩擦力和惯性力等,则连杆BC为二力杆,曲柄驱动力通过BC杆作用于摇杆CD上C点的力F是沿BC方向的,F可分解成两个分力Ft和Fn：,图,F可分解成两个分力Ft和Fn：Ft=Fcos=FsinFn=Fsin=Fcos,式中为F的作用线与其作用点(C)点速度(Vc)方向所夹的锐角,称压力角;它的余角称为传动角.。,图,对于曲柄滑块机构,当主动件为曲柄时,最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置,如图所示。,图曲柄滑块机构min的位置,图导杆机构min的位置,如图所示的导杆机构,由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动件的力的方向与从动杆上受力点的速度方向始终一致,因此传动角始终等于90。,3.2.3.急回特性在四杆机构中,当主动件等速转动时,做往复运动的从动件在返回行程中的平均速度大于工作行程的平均速度的特性，成为急回特性。,3.2.3.急回特性(1)极位夹角：图所示的曲柄摇杆机构中,在主动件曲柄AB回转一周的过程中,有两次与连杆BC共线,做往复变速摆动的从动件摇杆CD分别处于左右两个极限位置C1D、C2D,其摇杆摆角为。摇杆在两极限位置时,曲柄的两个对应位置所夹的锐角称为极位夹角。,(2)急回特性：曲柄逆时针从AB1转到AB2,转过角度1=180+,摇杆从C1D转到C2D所需时间为t1,C点的平均速度为v1。,(3)行程速比系数:通常用行程速度变化系数K(简称行程速比系数)来表示急回特性,即,从动件回程平均速度,从动件工作行程平均速度,上式表明,在曲柄摇杆机构中,有无急回特性取决于极位夹角,值越大,K值越大,急回特性越明显。,有急回特性的机构,下图(a)、(b)分别表示偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构的极位夹角。当曲柄为原动件并等速回转时,滑块和导杆具有急回特性。,3.2.4.死点下图所示的曲柄摇杆机构,当CD为原动件而曲柄AB为从动件时,在曲柄与连杆共线的位置出现传动角等于0的情况,这时连杆作用于从动曲柄的力通过曲柄的传动中心A,此力对A点不产生力矩,因此,无论连杆BC对曲柄AB的作用力有多大,都不能使曲柄转动。,图曲柄摇杆机构死点位置,机构的这种位置称为死点位置(图中虚线所示位置)。四杆机构中有无死点位置,取决于从动件是否与连杆共线。对曲柄摇杆机构而言,当曲柄为原动件时,摇杆与连杆无共线位置,不出现死点。对于传动机构,设计时必须考虑机构顺利通过死点位置的问题,如利用构件的惯性作用,使机构通过死点。缝纫机就是借助带轮的惯性使机构通过死点位置的,下图所示。,图缝纫机踏板机构,工程上有时也利用死点位置提高机构工作的可靠性。例如图所示的飞机起落架,当机轮着陆时,BC杆和CD杆共线,机构处于死点位置,即使轮子上受到很大的力,构件BC也不会使CD杆转动(起落架不会折回),使飞机着陆可靠。,如图所示的钻床工件夹紧装置,当工件被夹紧后,BCD成一条直线,机构处于死点位置,无论工件的反力多大,夹具也不会自行松脱。,3.3平面四杆机构的设计,平面连杆机构的设计主要是根据给定的运动条件选定机构的形式,确定各构件的尺寸参数。有时为了使机构设计可靠、合理,还应考虑辅助条件,即机构的几何条件和动力条件(如最小传动角min)。平面连杆机构设计的基本问题归纳为两类:,按照给定的运动规律(位置、速度、加速度)设计四杆机构；(2)按照给定的点的运动轨迹设计四杆机构。对于上述两类基本问题的设计方法有图解法、实验法和解析法。图解法直观,实验法简便,解析法精确。本章重点介绍图解法。,3.3.1、图解法1.按给定连杆位置设计四杆机构如图所示,已知连杆BC的长度lBC和依次所处的三个位置B1C1、B2C2、B3C3,试设计该四杆机构。,3.3.1、图解法设计分析:由图可知,B1、B2、B3三点是在以铰链A点为圆心的圆弧上运动的点,故用已知圆弧上的三点求圆心的方法,可求出铰链中心点A、D。设计步骤:,(1)作B1、B2和B2、B3连线的垂直平分线b12、b23,其交点为固定铰链中心A的位置。(2)作C1、C2和C2、C3连线的垂直平分线c12、c23,其交点为固定铰链中心D的位置。(3)连接A、B1、C1、D,就是所求的铰链四杆机构。,图3-33给定连杆位置设计四杆机构,2.按给定的行程速比系数设计四杆机构给定了行程速比系数K,就是给定了四杆机构急回运动的条件,从而确定了极位夹角。根据极位夹角和其他一些限制条件,可用图解法方便地作出曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构及摆动导杆机构。,1)设计曲柄摇杆机构设已知摇杆CD长度为c、摆角和行程速比系数K,试设计该曲柄摇杆机构。该设计的关键是确定固定铰链A的位置。设计步骤如下：,(1)计算极位夹角。按式(3-6)，有,(2)作摇杆的两极限位置。任选点D作为摇杆回转中心位置,选取适当的长度比例尺L,根据已知的摇杆长c和摆角作出摇杆的两个极限位置C1D和C2D,如图所示。,图(a),(3)作辅助圆。连接C1、C2,并作与C1C2成90-的两直线交于O点,则C1OC2=2。以O点为圆心,以OC1为半径作辅助圆。如图（b）,图（b）,(4)求曲柄、连杆的长