矿山机电设备平面连杆机构资料.ppt

1、第二章 平面连杆机构,平面连杆机构特点,能够实现多种运动形式的转换和得到各种复杂的运动轨迹。 连杆机构是低副机构，各构件之间的相对运动部分均为面接触，故单位面积上的压力较小。所以摩擦磨损较小，构件的使用寿命较长。适于传递较大的动力。 各构件之间的接触面为圆柱面或平面，几何形状简单，便于加工制造，能得到较高精度。 构件间的相互接触是依靠运动副元素的几何形状来保证的，不像凸轮机构那样，有时需外加的弹簧力来保证从动件与凸轮的接触。因此运动构件接触简单可靠。 当构件数目比较多或制造精度较低时,机构的运动累积误差较大，会影响运动准确性。 连杆机构中，由于有的构件的运动速度在变化，产生惯性动负荷，因此常会

2、引起冲击或振动。当机构运动速度较高时,这种冲击或振动更为严重。（惯性力不易平衡）,平面连杆机构的类型,平面连杆机构中固定的构件称为机架，直接与机架相联接的构件称为连架杆，在连架杆中能绕固定轴线作整周回转的称为曲柄，只能在某一角度内摆动的称为摇杆，联接连架杆的构件称为连杆（它作平面运动）。,二杆机构,平面连杆机构中最简单的型式是二杆机构。工业上常用的电动机、砂轮机、水泵等都是二杆机构的应用实例。 平面低副联接的三个构件不能组成机构，而只能联成一个构件。,平面四杆机构,根据两个连架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构可分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。,平面四杆机构,曲柄摇杆机构特点

3、是：既能将曲柄的整周转动变换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换为曲柄的连续回转运动。 例如：搅拌机、缝纫机等。 双曲柄机构的特点是：能将等角速度转动转变为周期性的变角速度转动。 例如：惯性筛、挖掘机（平行四边形机构）、车门启闭机构（反平行四边形机构）等。 双摇杆机构的特点是：两个连架杆均为摇杆 。 例如：起重机、电风扇摇头机构等。,含有一个移动副的平面四杆机构,1.曲柄滑块机构：铰链四杆机构中，扩大转动副，使转动副变成移动副。 根据滑块往复移动的导路中心线是否通过曲柄转动中心，曲柄滑块机构可分为对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构。 特点：可以实现转动和往复移动的变换。 应用：活塞式内燃

4、机、空气压缩机、冲床等机械等。,含有一个移动副的平面四杆机构,2.曲柄导杆机构:取曲柄滑块机构的不同构件为机架而获得的。取构件2为机架，构件3为主动件，若l3l2 ，导杆1作整周运动，称为转动导杆机构；若l3l2 ，导杆1作往复摆动，称为摆动导杆机构。,应用实例：回转式油泵（转动导杆机构）牛头刨床的主体机构（摆动导杆机构）。,含有一个移动副的平面四杆机构,3.曲柄摇块机构：取曲柄滑块机构中的连杆3为机架而得到的。当曲柄2为原动件绕点转动时，滑块4绕机架3上的铰链中心摆动，故称该机构为曲柄摇块机构或称为摆动滑块机构。,应用于各种摆动式原动机和工作机中。摆缸式液压泵、卡车车箱自动翻转卸料机构 。,

5、含有一个移动副的平面四杆机构,4.移动导杆机构：取曲柄滑块机构中的滑块4为机架而得到的。当曲柄2转动时，导杆1可在固定滑块4中往复移动，故该机构称为移动导杆机构（或定块机构）。,应用实例：手压抽水机、抽油泵等。,曲柄机构定块,平面四杆机构,平面四杆机构可以进行多种运动变换和实现复杂运动轨迹，如内燃机中的曲柄滑块机构， 如图（b）所示雷达仰角调节机构。如图（c）所示的多杆机构（六杆机构，可以看成由两个四杆机构串接而成。因此，四杆机构是平面连杆机构中最基本形式，它是多杆机构的基础。,图所示为一曲柄摇杆机构，设曲柄AB为原动件,摇杆CD为从动件。曲柄在回转一周的过程中与连杆BC有两次共线，这时揺杆C

6、D分别位于极限位置C1D和C2D。,平面四杆机构运动的急回特性,平面四杆机构运动的急回特性,曲柄摇杆机构所处的这两个位置，称为极限位置（简称极位)。摇杆在两极限位置间的夹角称为摇杆的摆角。从动件的两个极限位置所对应的主动件的两个位置所夹角的锐角，称为极限位置夹角。,平面四杆机构运动的急回特性,平面四杆机构运动的急回特性,行程速比系数,K 从动件（摇杆)行程速比系数； 当 = 0时无急回特性；当0时有急回特性，而且角越大，K值越大，急回特性越明显。 设计机械时，应根据工作要求恰当地选择K值。角常作为设计四杆机构时的给定运动条件。,偏置曲柄滑块机构的急回特性,如图(a)所示的对心曲柄滑块机构，极位

7、夹角 = 0，故K=1，说明该机构无急回特性。图(b)所示的偏置曲柄滑块的机构，其极位夹角0，所以K1，说明该机构有急回特性。,导杆机构的急回特性,在图所示的摆动导杆机构中，当曲柄AC两次转到与导杆垂直时，导杆就摆到两个极限位置C1D和C2D，由图可知=0，所以它有急回特性。,急回特性的应用,四杆机构的这种急回特性，在机器中可以用来节省空回行程的时间，以节省动力和提高劳动生产率。对于一些要求具有急回运动性质的机械，如牛头刨床、往复式运输机等，常根据所需要的K值，先算出极位夹角，再确定各杆的尺寸。,压力角,主动件上的驱动力通过连杆传给从动件的力P是沿BC方向作用的。从动件所受压力P的作用线与受力

8、点C的线速度vc之间所夹的锐角称为压力角。力P在vc方向的有效分力Pt=Pcos。显然，压力角越小,有效分力Pt就越大，所以判断一连杆机构是否具有良好的传动性能，可用压力角作为标志。,传动角,在实际应用中，为了度量方便，通常以压力角的余角(即连杆和从动件摇杆之间所夹的锐角）来判断连杆机构的传动性能，称为传动角。因为=90-，所以角愈大，有效分力Pt也愈大，对机构的传动愈为有利。因此，在连杆机构中常用传动角的大小及变化情况来表示机构的传动性能。,传动角的许用最小值,当连杆BC与从动件CD的夹角为锐角时则=；若为钝角时，则=180-。为了保证机构能够正常工作、传动良好，应使传动角的最小值min，这

9、里为传动角的许用最小值。一般机械中推荐=4050，传递的功率大时，传动角min应取大一些。如颚式破碎机、冲床等大功率机械，可取min50；而在一些控制机构、仪表机构中， min甚至可小于40。,传动角最大、最小位置,死点位置,曲柄摇杆机构，当摇杆为主动件时，在两个(曲柄和连杆共线)极限位置：,曲柄上的力通过回转中心A，产生的力矩为0，曲柄不转动。称为死点。 这时，压力角=90, 传动角=0,克服死点,单缸内燃机利用飞轮克服死点，并控制速度波动。 多缸内燃机则利用错位克服死点，缸数越多，速度越平稳。,利用机构的死点来实现一定的工作要求,铰链四杆机构存在曲柄的条件,连架杆和机架中必有一杆是最短杆； 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和,最短杆为机架时，为双曲柄机构。 最短杆为连架杆时，为曲柄摇杆机构。,平面四杆机构的演化,扩大转动副,曲柄变成偏心轮。适用于曲柄尺寸小，受力大时。,平面四杆机构的演化,转动副转