第4章平面连杆机构.ppt

第四章 平面连杆机构,第一节 铰链四杆机构的基本形式及应用,平面连杆机构的基本型式铰链四杆机构的基本形式与应用铰链四杆机构的特点,一、平面连杆机构的基本型式,平面连杆机构的基本型式是铰链四杆机构其余连杆机构均是由铰链四杆机构演化而成的,二杆,三杆,不可能！,铰链四杆机构,结构特点：四个运动副均为转动副组成：机架、连架杆、连杆,机架：固定不动的构件AD连架杆：直接与机架相连的构件AB、CD连杆：不与机架相连的构件BC曲柄：能作整周转动的连架杆摇杆：不能作整周转动的连架杆,连杆,连架杆,连架杆,机架,曲柄,摇杆(摆杆),(周转副),(摆动副),铰链四杆机构,二、铰链四杆机构的基本形式与应用,按连架杆运动形式不同分为：1、曲柄摇杆机构2、双曲柄机构3、双摇杆机构,曲柄摇杆机构,1、曲柄摇杆机构,结构特点：连架杆1为曲柄，3为摇杆运动变换：转动 摇动应用举例：搅拌器机构、雷达天线机构,飞件机构,抓片机机构,抽油机机构,2、双曲柄机构,结构特点：二连架杆均为曲柄运动变换：转动转动作用：将等速回转转变为等速或变速回转应用举例：振动筛机构,结构特点：两连架杆等长且平行连杆作平动二曲柄等速运动不确定问题,平行四边形机构,火车轮摄影平台播种机料斗机构天平,反平行四边形机构,结构特点：二曲柄转向相反克服了平行四边形的运动不确定性,3、双摇杆机构,结构特点：二连架杆均为摇杆运动变换：摆动摆动应用举例：鹤式起重机,风扇摇头机构 飞机起落架机构,移动摄影吊车机构,等腰梯形机构,实例:汽车前轮转向机构,特点：两摇杆的摆角不相等。当车辆转向时，就有可能实现在任意位置都能使两前轮轴线的交点O落在后轮轴线的延长线上，从而使车辆转弯时，4个车轮都在地面上作纯滚动，避免轮胎因滑动而引起磨损。,三、铰链面四杆机构的特点,全低副（面接触），承受冲击力，易润滑，不易磨损运动副结构简单，易加工改变杆的相对长度，从动件运动规律不同运动规律多样化、点的运动轨迹多样化惯性力难以平衡，不宜用于高速不能精确实现复杂的运动规律,机架,连杆,第二节 铰链四杆机构的传动特性,急回运动压力角与传动角死点位置,回程所用时间小于工作行程所用时间急回特性分析：1=C（常数）1=1 t1=1800+2=1 t2=1800-t1 t2,v2 v1行程速比系数K,1、急回运动,K=1,无急回特性K急回特征越显著,极限位置摆角极位夹角,急回运动,工作行程时间空回行程时间,运动特征：曲柄(主)匀速转动(顺)摇杆(从)变速往复摆动,缩短非生产时间，提高生产率,连杆机构输出件具有急回特性的条件：,原动件等角速整周转动输出件具有正、反行程的往复运动极位夹角0,2、压力角和传动角,若忽略各杆的质量和运动副中的摩擦，原动件曲柄1通过连杆2作用在从动摇杆3上的力F沿BC方向。从动件所受压力F与受力点速度vc之间所夹的锐角称为压力角，它是反映机构传力性能好坏的重要标志。,2、压力角和传动角,在实际应用中，为度量方便，常以压力角的余角(即连杆和从动摇杆之间所夹的锐角)来判断连杆机构的传力性能，角称为传动角。越小，越大，机构的传力性能越好。当机构处于连杆与从动摇杆垂直状态时，即=90，对传动最有利。,2、压力角和传动角,在机构运转过程中，传动角(或压力角)是变化的，为了保证机构能正常工作，常取最小传动角min大于或等于许用传动角。对于一般传动=40；高速和大功率传动=50。曲柄摇杆机构的最小传动角min出现在图中的曲柄与机架共线的位置即AB或AB处。,连杆与从动件共线，机构顶死,3、死点位置,运动特征：机构运动卡死（传动角=0，机构发生自锁）机构运动不确定,存在死点条件：,有极限位置（从动件与连杆共线）,对传动机构来说，有死点是不利的，应采取措施使其顺利通过。若以夹紧、增力等为目的，则机构的死点位置可以加以利用。,克服死点的方法：,措施：加装飞轮，增大惯性，使之闯过死点安装辅助连杆采用多套机构错位排列,克服死点的措施,克服死点的措施,蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联动机构通过死点。,克服死点的措施,飞机起落架机构,折叠家具机构,死点的利用,机床夹具的夹紧机构：机构静止于死点位置时，若不改变原动件，机构具有保持原位置永远不变的特性。,缝纫机踏板机构,第三节 铰链四杆机构的曲柄存在条件,取决于机构各杆的相对长度和机架的选择,曲柄AB、连杆BC、摇杆CD、机架AD：当AB能摆至与连杆共线的极位AB及AB”时，能顺利通过周转副,f,设 AB 为曲柄，且 ad,由BCD：,b+cf、,b+f c、,c+f b,以 fmax=a+d，fmin=d-a 代入并整理得：,b+c a+d、b+d a+c、c+d a+b,化简后得:ab、ac、a d,若 d a d a、d b、d c,曲柄存在的条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和最短杆是连架杆或机架,推论1：最短杆参与构成的转动副都是周转副其余均为摆动副,推论2：当Lmax+Lmin L（其余两杆长度之和）时最短杆是连架杆之一 曲柄摇杆机构最短杆是机架 双曲柄机构最短杆是连杆 双摇杆机构推论3：当Lmax+Lmin L（其余两杆长度之和）时 双摇杆机构,注意！,在曲柄摇杆机构中最短杆是曲柄，而不能误认为铰链四杆机构中最短杆是曲柄。,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。,第四节 铰链四杆机构的演化,转动副转化为移动副变换构件形态变更机架扩大转动副尺寸,连杆,连架杆,连架杆,一、曲柄滑块机构,铰链四杆机构,曲线导轨曲柄滑块机构,e 0,偏置式曲柄滑块机构,对心式曲柄滑块机构,对CD杆等效转化,转动副变成移动副,e：偏距,汽车自动门,滑块铰链点的运动方位线通过曲柄转动中心滑块动程等于两倍曲柄长度，无急回运动特性主动件可以为曲柄，也可以为滑块,对心式曲柄滑块机构,偏距,偏置式曲柄滑块机构,滑块铰链点的运动方位线不通过曲柄转动中心偏距为e滑块动程大于两倍曲柄长度有急回运动特性,曲柄滑块机构有曲柄的条件：,AC1E：b-aeAC2E：a+be,即：ba+e e=0，ba,杆1变为圆盘，其几何中心为B运动时，圆盘绕偏心A转动，故称为偏心轮A、B之间的距离称为偏心距e，即为曲柄的长度,扩大转动副B的半径，使之超过曲柄的长度,铰链四杆、曲柄滑块机构（扩大转动副）偏心轮机构,二、偏心轮机构,当曲柄长度很小时，通常都把曲柄做成偏心轮，这样不仅增大了轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，而且当轴颈位于中部时，还可安装整体式连杆，使结构简化。,三、导杆机构,选不同构件作机架机构倒置,曲柄滑块机构,导杆机构,变更机架,曲柄滑块机构,导杆机构,摇块机构（摆动导杆滑块机构）,定块机构（移动导杆机构）,摇块机构,定块机构,导杆,当：机架曲柄 机架曲柄,转动导杆机构,摆动导杆机构,机架邻边,机架,最短杆在,双曲柄 转动导杆机构,一个曲柄摆动导杆机构,曲柄1作周转运动，摆动导杆3作往复摆动有较大的急回运动特性,摆动导杆机构：,摇块机构,滑块摆动,滑块为固定件,滑块移动摆动,滑块移动,曲柄滑块机构,曲柄滑块机构,导杆机构,摇块机构,定块机构,导杆机构,定块机构,摇块机构,定块机构,四、双滑块机构,具有两个移动副的四杆机构，可以认为是由铰链四杆机构中的两杆长度趋于无穷大演化而成。,按照两个移动副所处位置不同可分为四种型式：,1、两个移动副不相邻，从动件3的位移与原动件转角的正切成正比，故称为正切机构。,正切机构,2、两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架相关联，从动件3的位移与原动件转角的正弦成正比，故称为正弦机构。,正弦机构,3、两个移动副相邻，且均不与机架相关联，这种机构的主动件1与从动件3具有相等的角速度。图b所示滑块联轴器就是这种机构的应用实例，它可用来连接中心线不重合的两根轴。,4、两个移动副都与机架相关联，椭圆仪就用到这种机构。当沿块1和3沿机架的十字槽滑动时，连杆2上的各点便描绘出长、短径不同的椭圆。,五、多杆机构,冲床由两个四杆机构组成六杆机构，第一个是双摇杆机构，第二个是摇杆滑块机构筛料机由两个四杆机构组成六杆机构，第一个是双曲柄机构，第二个是曲柄滑块机构有些多杆机构不是由四杆机构组成的,小结,曲柄滑块机构：改变构件的形状和运动副,通过用移动副取代转动副、变更杆件长度，变更机架和扩大转动副等途径，可得到铰链四杆机构的各种演化形式。,导杆机构：选用不同的构件为机架,摇块机构和定块机构：选用不同的构件为机架,双滑块机构：改变构件的形状和运动副,偏心轮机构：扩大转动副,