机械制造设计基础第二章平面连杆机构

1、第二章平面连杆机学习重点:1. 熟练掌握并能应用四杆机构曲柄存在条件判断是否存 在曲柄及机构类型；2. 理解四杆机构的行程速比系数K、急回特性、极位夹 角、传动角、压力角、死点位置等概念，并能熟练通过作 图确定和求出四杆机构的极限位置、极位夹角、最小传动 角（或最大压力角）和死点位置。klFj3. 能综合运用按给定的行程速比系数K和连杆的位置等运 动条件来熟练设计四杆机构。第二章平面连杆机构第一节概述 第二节 较链四杆结构的基本形式及其演化第三节平面杆机构的基本特性第四节平面四杆机构的设计第一节概述平面连杆机构是由若干个构件通过低副联接而成的机构，又称为平面低 副机构。!1!由四个构件通过低副

2、联接而成的平面连杆机构，称为四杆机构。如果所有低副均为转动副，这种四杆机构就称为钱链四杆机构。平面连杆机构的优点由于是低副，为面接触，所以承受压强小、便于润滑、磨损较轻，可 承受较大载荷结构简单，加工方便，构件之间的接触是有构件本身的几何约束来保 持的，所以构件工作可靠可使从动件实现多种形式的运动，满足多种运动规律的要求利用平面连杆机构中的连杆可满足多种运动轨迹的要求平面连杆机构的缺点根据从动件所需要的运动规律或轨迹来设计连杆机构比较复杂，精度不高。运动时产生的惯性难以平衡，不适用于高速场合。第二节餃链四杆机构的基本形式及其演化、铳链四杆机构的基本形式根据连架杆运动形式的不同，可分为三种基本形

3、式1、曲柄摇杆机构在两连架杆中,一个为曲柄，另一个为摇杆。运动特点:一般曲柄主动， 将连续转动转换为摇 杆的摆动，也可摇杆 主动，曲柄从动。应用举房牛头刨床横向进给机构-搅面机.卫星天线.飞剪缝纫机脚踏板机构、自行车、走步机.送料机构曲柄摇杆机构应用实例缝纫机脚踏板机构自行车骑侑行车是最常用的代步工具柱骆行it程中用到了平面8杆机构的知歆跑步机2.双曲柄机构一两连杆架均为曲柄的四杆机构 运动特点：从动曲柄变速回转应用举例:惯性筛、插床机构双曲柄机构应用实例惯性筛两曲柄的长度相等，转向相同，即平行四边形机构特点：1）两曲柄角速度相等2）连杆始终与机架平行缺点：曲柄与连杆共线后的瞬间，从动曲柄运动

4、不确定。IIIIII为避免这种情况：装飞轮，加虚约束，错列机构应用举例:双摇杆机构应用实例港口起重机选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线双摇杆机构应用实例飞机起落架双摇杆机构应用实例风扇摇头心 篷n壷S牌 yIissssi 仃曲柄滑快机构演化2)偏心轮机构(a)等效曲柄滑块机构(a)(b)(c)(d)(b)曲柄滑块机构(C)等效曲柄摇杆机构(d)曲柄摇杆机构特点：容易加工;工作时润滑条件和受力情况好;可用于较重载荷的传动中。应用举例：蒸汽机换气阀传动机构、冲压机传动机构等。3）两个转动副转化成一个移动副如果两个移动副代替铳链四杆机构中的两个转动副,便可得到三种不同形式的四杆机构1曲柄移动导

5、杆机构2双转块机构3双滑块机构2.取不同的构件为机架曲柄摇杆机构4双曲柄机构曲柄摇杆机构单移动副机构的演化R2曲柄滑块机构转动导杆机构曲柄摇块机构移动导杆机构将转动导杆机构的构件2作的比构件1短，可变得摆动导杆机构。导杆机构图2小型刨床机构卡车车厢自动翻转卸料机构C532 (b)曲柄摆动导杆机构(a)曲柄摆动导杆机构；(b)电气开关取不同的构件为机架400 2运动锂A R 当构件2和构件4均能作整周转动,运动小型刨床就是应用实例R Q Q当杆2的长度小于机架长度时，导秆4只能作来回摆动，又称为摆动导 秆机构，牛头刨中的主运动机构是他的应用实例当以构件3为机架时，可演化成移动导杆机构，图示压水机

6、就是实例正弦机构应用实例缝纫机针运动机构第三节平面四杆机构的基本特性一、曲柄存在条件松审在AB曲柄存在条件： 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和; 连架杆与机架中必有一杆为最短杆。a + d b + c b (d - a)+ c I l c (d - a)+ b |整理得CMa + c180二、急回特性和行程速比系数曲柄等速转动时， 摇杆往复摆动的平均速 度不相同，这种运动称 为曲柄摇杆机构的急回 运动。曲柄摇杆机构的 急回运动程度可以用6 和的比值K来衡量, 称为行程速比系数。极位夹角e：曲柄在两次与连杆共线时所夹的锐角K 10三压力角和传动角1压力角a压力角：从动件所受的力F

7、与 受力点速度所夹的锐角a。有效分力：Ft=Fcosa 有害分力：Fn=Fsinab2a愈小，机构传动性能愈好。2 传动角丫传动角：连杆与从动件所夹的锐角丫。Y=90-al=jIziY越大，机构的传动性能越好，设计时一般应使此40。，对于高速大功率机械应 Ymin50o3 最小传动角的位置较链四杆机构在曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角oBz置。对于摆动导杆机构由于在任何位置时 主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向，与从动杆上受力点的速度方向始终一致，所以传动角等于90度。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四、死点位置死点的位置在从动曲柄与连杆共线的两个

8、位置之 一时，出现机构的传动角Y=0,压力角 a=90的情况，这时连杆对从动曲柄的 作用力恰好通过其回转中心，无论摇 杆的力有多大机构也无法运动（不能 推动曲柄转动），机构的这种位置称 为死点位置。死点位置的利弊利：工程上利用死点进行工作。C1C2弊:机构有死点，从动件将出现卡死或运动方向不确定 现象，对传动机构不利度过死点的方法增大从动件的质量、利用惯性度过死点位置。采用机构错位排列的方法在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，机构无死点位置；当摇杆为主动件时，机构有死点位置。结论:1主动件无极限位置时，该机构无死点位置2.死点位置出现在有极限位置的四杆机构中且当摇杆、滑块或导杆为主动件时（主动

9、件有极限位置）利用机构 错位排列利用惯性具夹速快LL!第四节平面四杆机构的设计设计概论一个设计过程：已知条件f构件尺寸两类基本问题:实现给定运动规律;实现给定运动殛;已知条件：运动条件、 几何杂侔、动力杂程。三种设计方法：图解法 解析法 实验法简明易懂, 精确度好, 形象直观,精确性差。 计算繁杂。过程复杂图解法设计平面四杆机构按给定连杆位置设计四杆机构要求：设计铉链四杆机构设计步骤:连接於12、B2B3912DAbn B2已知：连杆长度及三个位置(B1C1,B2C29B3C3)作线閃血、B2B3的垂直平分线 方12、方23,交于A点；连接C1C2、C2C3,作线C1C2、C2C3的垂直平分线

10、C12、 C23,交于D点；连接仙1、CiDo二.按给定行程速度变化系数巫计四杆机构有性机键住于置何必应他件 具特杆关抓处位几，还其条 1-I1II，要构限的系时虑助 设急的构是机极时关要考辅例：已知摇杆长度L=100,摆角卩k=l4,试设计曲柄摇杆机构。解：由给定的行程速比系=50和行程速比系数K-1K + 1二 30以A为圆心，ACi为 半径作圆弧交A与E, WEC2得曲柄 长度而o再以A 为圆心, 半径作圆，交CiA的延长线和C2A于 Bi和B2,连杆长度BC = BC =1.曲柄摇杆机构已知条件：行程速比系数从摇杆的长度/cd和摇杆的摆角0K-1(1)(2)(3)(4)(5)(6)计算

11、极位夹角 = 180-A +1取适当的比例尺=/ CD/CZ?(m/inm),并由 心和作出两极限位置口从G； 过$点作Zqqg90 0的射线然后再过6；点作的垂线V交C2M=P 以$肪直径作圆，圆心为Q则力点必在此圆上；由其他已知条件在圆周上取点4连力？ AC2til以A为圆心，AC】为半径做圆弧交AC?于E点,作EC?的垂直平分线得EC?之半即为AB长度由于极限位置处曲柄与连杆共线，故AC2 = BC+AB, AC = BCAB, 因此，容易得到EC.Ab =】BC = +/CJ = “1(/(：2ea(7)讨论：由于虫点可在CPC2的外接圆周的弧Cg上任意选取，所以，若仅按行 程速比系数碌设计，可以得到无穷多组解。因此，在未给出其它附加条件的情况下， 如欲获得良好的传动质量，可按照传动角最优或其它辅助条件来确定力点的位置。2.曲柄滑块机构已知条件：