CH平面连杆机构及设计实用

会计学1CH平面连杆机构及设计实用二、连杆机构的分类1、根据构件之间的相对运动分为：

平面连杆机构、空间连杆机构2、根据机构中构件数目分为：

四杆机构、五杆机构、六杆机构、…

若干个构件全用低副联接而成的机构，也称之为低副机构。一、连杆机构第1页/共53页三、平面连杆机构的特点适用于传递较大的动力，常用于动力机械依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构不足之处：不宜于传递高速运动可能产生较大的运动累积误差第2页/共53页机架连架杆连架杆连杆4123

在连架杆中，能绕其轴线回转360°者称为曲柄；仅能绕其轴线往复摆动者称为摇杆。一、平面四杆机构的基本形式1）曲柄摇杆机构：两连架杆中，一个为曲柄，而另一个为摇杆。2）双曲柄机构：两连架杆均为曲柄。3）双摇杆机构：两连架杆均为摇杆。§2-1平面四杆机构的基本形式、演变及其应用第3页/共53页321DCBA1、转动副转化为移动副321DCBA二、平面四杆机构的演变第4页/共53页BAC321ABCe321对心滑块机构偏置滑块机构曲柄滑块机构第5页/共53页BAC213A3sBC21正弦机构曲柄移动导杆机构第6页/共53页2、取不同构件为机架（机构倒置）1）铰链四杆机构的倒置第7页/共53页直动滑杆机构（定块机构）曲柄摇块机构2）单滑块机构的倒置曲柄滑块机构曲柄转动导杆机构第8页/共53页第9页/共53页2）其他机构的倒置…?第10页/共53页CBAC1C2ABC3、扩大转动副第11页/共53页§2-2平面四杆机构设计中的共性问题一、平面四杆机构有曲柄的条件二、平面四杆机构输出件的急回特性三、平面机构的压力角和传动角、死点四、运动的连续性第12页/共53页BDAC1234abcdB2ACB1DE’F’GFEG’d+a|d-a||b-c|b+c一、平面四杆机构有曲柄的条件为什么关注有曲柄条件？第13页/共53页欲使连架杆AB成为曲柄，则必须使AB通过与机架共线的两个位置，即必须满足

a+d≤b+c(1)|d-a|≥|b-c|(2)a≤ba≤ca≤d从而可得(1)若d≥a，则可得a+b≤c+d(若b>c)a+c≤b+d(若c>b) a+d≤b+c第14页/共53页结论（平面铰链四杆机构有曲柄的条件）：1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；2）最短杆与最长杆之和应≤

其余两杆的杆长之和。（杆长和条件）(2)若d≤a则可得第15页/共53页1、若满足杆长和条件：以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构；以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双曲柄机构；以最短杆的对边构件为机架，则无曲柄存在，即该机构为双摇杆机构。2、若不满足杆长和条件，该机构是双摇杆机构。注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：最长杆的杆长<其余三杆长度之和。铰链四杆机构类型的判断条件第16页/共53页C”B”1）a为最短杆2)a+e≤be曲柄滑块机构有曲柄的条件AabBCC’B’第17页/共53页ACBade1)a为最短杆，且a+ed2)d为最短杆，且d+ea摆动导杆机构转动导杆机构导杆机构有曲柄的条件第18页/共53页摆角θψC1C2DAB1B2B1C2∵1>2,极位夹角⌒v2=C1C2/t21=180°+θ,2=180°-θ⌒v1=C1C2/t1∴t1>t2,

v1<v2二、平面四杆机构输出件的急回特性第19页/共53页

=v2/v1=（C1C2/t2）/

（C1C2/t1）

=t1/t2=1/2=(180°+θ)/(180°-θ)

输出件空回行程的平均速度

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输出件工作行程的平均速度k=θ=180°（k-1）/（k+1）行程速度变化系数连杆机构输出件具有急回特性的条件：1）原动件等角速整周转动2）输出件具有正、反行程的往复运动3）极位夹角θ0第20页/共53页BACB1B2C2C1C2BB1AC1B2CθθAB1DC∞B2=第21页/共53页F1=FcosαF2=FsinαABCDαγδFvcF1F21、机构压力角:在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下，机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角，通常用α表示。三、平面机构的压力角和传动角、死点第22页/共53页传动角：压力角的余角。机构的传动角和压力角作出如下规定：

γmin≥[γ]；[γ]=3060°；

αmax≤[α]。[γ]、[α]分别为许用传动角和许用压力角。vcABCDαγδFF1F2通常用γ表示.第23页/共53页FABC123vB3αFvB3ABC123α=0°γ=90°αnαvFvB3FABC231αvF第24页/共53页δ=arccos{[b2+c2-d2-a2+2adcos]/2bc}.=0,δmin=arccos{[b2+c2-(d-a)2]/2bc}B’C’δminF2ABCDγδFvcF1abcdδγFVcγ=δ或γ

=180-δB’’C’’δmaxγ=180,δmax=arccos{[b2+c2-(d+a)2]/2bc}γmin=[δmin,180-δmax]min2、最小传动角的确定第25页/共53页B’ABCC’’eabmin=’=arccos（a+e)/b

为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作阻力较小的空回行程中。cos=（asin+e)/babB’’BACB’C’C’’min第26页/共53页

在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下，当机构处于传动角γ=0°（α=90°）的位置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置。F1=FcosαF2=FsinαDABCFαvBFDACvα3、机构的死点位置第27页/共53页第28页/共53页第29页/共53页连杆机构的运动连续性：指该机构在运动中能够连续实现给定的各个位置。错位不连续：在左图中，当曲柄转动时，摇杆不可能从CD位置转到C‘D位置，把连杆机构的这种运动不连续称为错位不连续。即：不可能要求从动件在两个不连通的可行域内（C1DC2，C’1DC‘2）连续运动。错序不连续：在右图中，要求连杆依次占据B1C1、B2C2、B3C3，当AB沿逆时针转动可以满足要求，但沿顺时针转动，则不能满足连杆预期的次序要求，把机构的这种运动不连续问题称为错序不连续。A(B’)BCC1C2C’1C’C’212DB1B3B2C1C3C2AD四、运动的连续性可行域：当曲柄AB连续转动时，摇杆CD可以在其摆角φ或φ'范围内往复摆动，称此两个范围为机构的可行域。

第30页/共53页1、基本问题根据机构所提出的运动条件，确定机构的运动学尺寸，画出机构运动简图。1）根据给定的运动规律（位移、速度和加速度）设计四杆机构；a实现连杆的几个位置c实现两连架杆的对应角位移、角速度和角加速度（颚式碎矿机、惯性筛）b实现输出构件的急回特性2）根据给定的运动轨迹设计四杆机构；§2–3平面四杆机构的设计第31页/共53页A0A1B3A3A2B2B1B0E2E1E321第32页/共53页3)综合功能1）实验法3）解析法2）几何法2、设计方法实现连杆位置；实现轨迹；实现速度要求第33页/共53页B1B2B3C2C3C1ADc23c12b23b12一、给定连杆位置设计四杆机构第34页/共53页例：翻转机构已知：2个位置B1-C1、B2-C2，及铰链安装平面AD第35页/共53页求：A的位置，并定出C1DB1C2B2AO90-90-已知：(>1)二、给定行程速度变化系数设计四杆机构第36页/共53页AB=(AC2-AC1)/2BC=(AC1+AC2)/2AC1=BC-ABAC2=BC+AB180°(K-1)

（K+1）θ=确定比例尺C1DB1C2B2AO90-90-铰链四杆机构-设计过程第37页/共53页已知：C1、C2位置（行程H），K,eAC1B1B2BCθoeC2900-900-曲柄滑块机构-设计过程确定比例尺ml画出C1、C2及偏心距e;已知K，求θ以90o-为底边角，C1-C2为底边作等腰三角形C1oC2以三角形顶点o为圆心作辅助圆圆与偏心距交点即为A点以公式：AB=(AC2-AC1)/2；得杆长lAB以公式：BC=(AC1+AC2)/2；得杆长lBC结束第38页/共53页已知：θAB1DC∞B2=导杆机构-设计过程第39页/共53页素材第40页/共53页BACDBACD曲柄摇杆机构第41页/共53页A