平面连杆机构基本特性

1、2-2 铰链四杆机构的特性 运动特性 传力特性,一. 铰链四杆机构 有整转副的条件 一.整转副：两构件能相对转动360的转动副。 二.研究整转副之目的：具有整转副的铰链四 杆机构才可能存在曲柄。 三.具有整转副的条件: 取决于各杆的相对长度。 四.获得铰链四杆机构三种基本型式的方法 图213。,图2-13,具有整转副的条件,曲柄整周转动的连架杆,摇（摆）杆往复摆动的连架杆,注意观察运动链各构件间的运动关系。,A,C,D,B,该机构具有两个整转副A、B(能整周转动的转动副）,两个摆动副C、D (只能作摆动的转动副）,A,C,D,B,具有两个整转副的条件?,a,d,c,b,设：各杆长a,b,c,d

2、.,A,C,D,B,a,d,c,b,a+b c+d,曲柄与连杆拉直共线,A,C,D,B,a,d,c,b,a+bc+d,c d+ b-a d c + b-a,c+ a d+ b； d + a c + b,曲柄与连杆重叠共线,A,C,D,B,a,d,c,b,c+ a d+ b； d + a c + b,A,C,D,B,a,d,c,b,a+b c+d,以上各式两两相加得： a b ；a c ；a d。,b + a c+d c+ a d+ b； d + a c + b,A,C,D,B,a,d,c,b,a b ；a c ；a d。,1，具有两个整转副的构件 为机构中的最短杆；,2，最短杆与最长杆之和小于

3、或等于其它两杆之和。,A,C,D,B,a,d,c,b,1，最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆之和 (称为杆长之和条件）。 2，具有两个整转副的构件为机构中的最短杆；（即整转副在最短杆上，且成对出现）,机构具有两个整转副的条件,获得铰链四杆机构 三种基本型式的方法,1，有整转副存在 2，最短杆为连架杆或机架,曲柄存在条件,A,D,C,B,若以BC构件为机架， 观察各转动副的运动性质,已知：最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆之和,A,B 仍为整转 副,C,D仍为摆动副,A,C,D,B,A,C,D,B,运动副的性质不随机架变更而改变 低副运动的可逆性。,A,C,D,B,AD（或BC）为机架得曲柄

4、摇杆机构,A,C,D,B,AB为机架得双曲柄机构,A,C,D,B,DC为机架得双摇杆机构,铰链四杆机构型式判别表,课堂练习,练习1： 1)判断该机构有无整转副? 2)分别以AB 、BC、DC 、AD 为机架,能得到什么类型的机构?,练习2： 如图，已知：a=70, b=90, d=40; 问c 取何值时， 该机构为双曲柄机构? (根据双曲柄机构存在条件),二.急回特性 (1) 急回运动:当曲柄AB为原动件时,从动件摇杆在空回行程时产生急回。 (2) 极位夹角 (3) 行程速比系数K(描述急回运动特性) 图24,极位夹角，摆角 急回运动 行程速度变化系数K,tu2-4,C,B,C,B,C,B,C

5、,B,C,B,C,B,C,B,C,B,C,B,C,B,C,B,A,C,D,B,a,c,b,d,C,B,C,B,C2,机构的远极位,B2,C2,B2,v2,机构的远极位,B,v2,C2,机构的远极位,B,v2,C2,C2,机构的远极位,B,v2,C2,机构的远极位,B,v2,C2,机构的远极位,v2,C1,机构的近极位,C2,B2,B1,机构的远极位,摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄所夹的锐角极位夹角,C1,C2,B2,B1,急回运动,B,C2,V1,C1,C,B,C2,V1,C,B,C2,V1,C,B,C2,V1,A,C,D,a,c,b,d,C2,V1,C,B,C2,V1,B,C2,V1,1

6、( t1）,B2,B1,C1,工作行程时间：t1,C2,B2,v2,空回行程,B,v2,C2,B,v2,C2,B,v2,C2,B,v2,C2,v2,C1,2 ( t2）,C2,B2,B1,空回行程时间：t2,C2,v2,2（ t2）,V1,1（ t1）,B2,B1,C1,因为1（ t1） 2（ t2）； 所以v2 v1，两速度之比： k= v2 / v1=（s/t2）/（s/ t1）= t1/ t2 =(1800+)/(1800-). K为行程速比系数，或称行程速度变化系数。,弧长S,C2,v2,2（ t2）,V1,1（ t1）,B2,B1,C1,行程速比系数k ，表示从动件的空行程平均速度与

7、其工作行程平均速度之比。 k=(1800+)/(1800-).或= 1800(k-1)/(k+1).,= 1800(k-1)/(k+1).,三. 压力角和传动角 (描述传力性能) (1) 定义 压力角-作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角。,A,C,D,B,l1,l3,l2,l4,图2-7,C,B,作用在从动件CD上的力F,F,C,B,Vc,F,F,F,F沿C点速度Vc方向的投影F有效分力,F沿从动件DC方向的投影F无效分力,C,B,Vc,F,F,F,C,B,Vc,F,F,F,F=FCos ; , F F=FSin ; , F 的值可衡量机构传力性能的好坏。,C,B,Vc

8、,F,压力角从动件受力方向与受力点速度方向所夹的锐角。,F,F,C,B,Vc,F,压力角从动件受力方向与受力点速度方向所夹的锐角。,与压力角互余的角称为传动角。传力性能好。,F,F,传动角 连杆与摇杆CD之间所夹的锐角(是的余角)。 传力性能好,C,B,机构的 ，随机构的位置变化。 机构的最小传动角min在哪里?,C,B,与 对应，当B、D间的距离达到极值时， 有极值。,C,B,A,D,d,min,a,b,c,AB与AD内共线时有min，其对应的压力角，传动角。,C,B,A,D,d,min,a,b,c,min=arccos b2+c2-(d-a) 2/(2bc) = min,AB与AD外共线时

9、有max，其对应的压力角，传动角。,C,B,A,D,d,max,a,b,c,max=arcCos b2+c2-(d+a) 2/(2bc) = 1800-max,B,C,A,D,d,max,a,b,c,max=arcCos b2+c2-(d+a) 2/(2bc) = 1800-max,C,B,A,D,d,min,a,b,c,min = arcCos b2+c2-(d-a) 2/(2bc) = min,外共线,内共线,取与两者中的较小值为最小传动角 min = ， min,B,C,A,D,d,max,a,b,c,C,B,A,D,d,min,a,b,c,外共线,内共线,最小传动角出现在曲柄与机架共线

10、的两位置之一。,min位置的确定： 曲柄与机架两次共线的位置。 min值： 对于一般机械，通常取min40。,图25(缝纫机踏板机构),摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，此时机构不能运动.或运动不确定。,称此位置为：,“死点”,四. 死点位置,A,D,B,C,F,VB,机构在死点位置时，如果发生运动，其从动件运动方向不定。,A,D,C,B,A,D,C,B,A,D,C,B,A,D,C,B,D,C,B,D,C,B,A,D,C,B,A,D,C,B,A,D,C,B,A,A,D,C,B,A,D,C,B,A,D,C,B,A,C,B,D,C,B,D,C,B,A,D,C,B,A,D,C,B,A,C,B,D,A,A,B,C,D,D,连杆BC与从动件曲柄AB共线，机构位于两个死点位置。靠轮