连杆机构 杨家军.

1、华中科技大学杨家军第二章第二章 平面连杆机构及其平面连杆机构及其设计设计华中科技大学杨家军二、连杆机构的分类二、连杆机构的分类1 1、根据构件之间的相对运动分为：、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。平面连杆机构，空间连杆机构。2 2、根据机构中构件数目分为：、根据机构中构件数目分为：四杆机构、五杆机构、六杆机构等。四杆机构、五杆机构、六杆机构等。一、一、连杆机构连杆机构是若干个构件全用低副（转动副、是若干个构件全用低副（转动副、移动副移动副、球面副、球销副、圆柱副及螺旋副）、球面副、球销副、圆柱副及螺旋副）联接而成的机构，也称之为低副机构。联接而成的机构，也称之为低副机构

2、。华中科技大学杨家军三平面连杆机构的特点三平面连杆机构的特点1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。2 2）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互）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接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度3 3）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程）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。上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。4 4）可实现远距离传递的操纵机构。）可实现远距离传递的操纵机构。 不足之处：不足之处：1）不易于传递高速

3、运动。不易于传递高速运动。2 2）可能产生较大的运动累积误差。可能产生较大的运动累积误差。3 3）平面连杆机构的设计较为繁难。平面连杆机构的设计较为繁难。华中科技大学杨家军2-1 2-1 平面四杆机构的基本形式、演变平面四杆机构的基本形式、演变及其应用及其应用机架机架连架杆连架杆连架杆连架杆连杆连杆 在连架杆中，能在连架杆中，能绕其轴线回转绕其轴线回转360360者称为曲柄；仅能者称为曲柄；仅能绕其轴线往复摆动绕其轴线往复摆动者称为摇杆。者称为摇杆。一、一、平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式1 1）曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构: :两连架杆中，一个为曲柄，两连架杆中，一个为曲柄，而另一个

4、为摇杆。而另一个为摇杆。2 2）双曲柄机构双曲柄机构 两连架杆均为曲柄。两连架杆均为曲柄。3 3）双摇杆机构双摇杆机构 两连架杆均为摇杆。两连架杆均为摇杆。4 41 12 23 3华中科技大学杨家军2-2 2-2 平面四杆机构设计中的共性问题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一、平面四杆机构有曲柄的条件二、二、平面四杆机构输出件的急回特性平面四杆机构输出件的急回特性三、三、平面机构的压力角和传动角、死点平面机构的压力角和传动角、死点华中科技大学杨家军平面连杆机构有曲柄的条件：平面连杆机构有曲柄的条件：1 1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最）连架杆与机架中必有一杆为

5、四杆机构中的最短杆；短杆；2 2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。（杆长和条件）的杆长之和。（杆长和条件）华中科技大学杨家军铰链四杆机构类型的判断条件铰链四杆机构类型的判断条件：2 2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆机构。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：最长杆的杆长条件：最长杆的杆长 2 2 , : t, : t1 1tt2 2 , , v v1 1v00。华中科技大学杨家军B BA AC CB1B1B2B2C2C

6、2C1C1B1C2AC1BB2CA AB1B1D DC CB2B2 = = 华中科技大学杨家军A AB B三、三、平面机构的压力角平面机构的压力角和传动角、死点和传动角、死点C CD DF FvcvcF1F1F2F2F1 = FcosF1 = FcosF2 = FsinF2 = Fsin1 1、机构压力角、机构压力角: :在不计摩擦力、惯性力和重在不计摩擦力、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，通常用的锐角，称为机构压力角，通常用表示。表示。,

7、,F F1 1 华中科技大学杨家军传动角：压力角的余角。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：机构的传动角和压力角作出如下规定：minmin ；= 30= 306060；maxmax。、分别为许用传动角和许用压力角。分别为许用传动角和许用压力角。vcvcA AB BC CD DF FF1F1F2F2通常用通常用表示表示. . F F1 1 华中科技大学杨家军v vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3v vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3= 0= 0 = 90= 90A AB BC CF F2 23 31 1v vB3B3华中科技大学杨家军min

8、=min , 180-maxmin2 2、最小传动角的确定、最小传动角的确定F2F2F2F2A AB BC CD D F Fv vc cF1F1B BB BC CC Cmaxmaxminmin a ab bc cd d 华中科技大学杨家军B BA AC CB BB BC CC C minminB BC CA ACCB BB BC C 为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作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。阻力较小的空回行程中。华中科技大学杨家军3 3 机构的死点位置机构的死点位置 在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力在不计构件的重力、惯性力和运动副

9、中的摩擦阻力的条件下，当机构处于传动角的条件下，当机构处于传动角=0=0（或（或=90=90）的位）的位置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，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。均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置。F1 = FcosF1 = FcosF2 = FsinF2 = FsinB BD DA AC CF FD DA AB BC CF Fv v华中科技大学杨家军华中科技大学杨家军23、平面四杆机构的运动设计、平面四杆机构的运动设计1、基本问题、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，根据机构所

10、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。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）根据给定的运动规律（位移、速度和加速度）设计四杆机构；计四杆机构；a a 实现连杆的几个位置实现连杆的几个位置c c 实现两连架杆的对应角位移、角速度和角加速度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）（颚式碎矿机、惯性筛）b b 实现输出构件的急回特性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；）根据给定的运动轨迹设计四杆机构；3) 3) 综合功能综合功能华中科技大学杨家军一一 根据给定的连杆位置设计四杆机构根据给定的连杆位置设计四杆机构B B1 1B B2 2B B3 3C C2 2C C3 3C C1 1A AD Dc c2323c c1212b b2323b b1212华中科技大学杨家军二二 按给定行程速度变化系数设计四杆机构按给定行程速度变化系数设计四杆机构AB=(ACAB=(AC2 2-AC-AC1 1)/2)/2BC=(ACBC=(AC1 1+AC+AC2 2)/2)/2ACAC1 1=BC-AB=BC-ABACAC2 2=BC+AB=BC+AB180180（K-1K-1） （K+1K+1）=确定比例尺确定比例尺llADlBClABAD