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文档简介
1、第三章 平面连杆机构 3.1概述 3.2平面四杆机构的基本型式和应用 3.2 平面四杆机构的运动特性 3.3 平面四杆机构的设计 3.1概述 一、 基本概念 平面四杆机构:由四个构件通过低副连接而成的 平面连杆机构称为。 铰链四杆机构:低副均为转动副的平面四杆机构。3.2平面四杆机构的基本型式和应用 一、四杆机构的基本形式 下图所示为铰链四杆机构, 其中AD杆为机架, 与机架相连的AB杆和CD杆称为连架杆, 与机架相对的BC杆称为连杆。 其中能作整周回转运动的连架杆称为曲柄; 只能在小于360的范围内摆动的连架杆称为摇1、曲柄摇杆机构。 定义:两连架杆中一个为曲柄,另一个为摇杆的四杆机构,成为
2、曲柄摇杆机构 作用: 曲柄摇杆机构的主要用途是改变运动形式, 可将回转运动转变为摇杆的摆动 例1:缝纫机动力机构;例2:雷达天线机构 2. 双曲柄机构 定义:两连架杆均为曲柄的四杆机构 称为双曲柄机构。 平行双曲柄机构: 在双曲柄机构中, 若相对的两杆长度 分别相等。 作用:等速转变为变速转动 例2:平行四边形机构例3:机车车轮联动机构。 3. 双摇杆机构 定义: 两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。 作用: 摆动变为摆动 例 1:双摇杆机构 例2:鹤式起重机三、滑块四杆机构的形式及应用 1曲柄滑块机构(1为曲柄,3为滑块) (2) 应用: 曲柄滑块机构用途很广, 主要用于将回转运动转变
3、为往复运动的场合。 如、 冲压机构等。 3.2 平面四杆机构的运动特性一、急回特性(曲柄摇杆机构为例) 极位:当曲柄为原动件时,摇杆作往复摆动的左、右两个极限位置为; 极位夹角:曲柄在摇杆处于两极位时的对应位置所夹的锐角称为,用q 表示; 最大摆角(y):摇杆的两个极位所夹的角度。 急回特性:当曲柄等速转动时,摇杆来回摆动的速度不同,返回速度较大。称为机构的,通常用行程速度变化系数K来表示这种特性,即 说明:机构的急回程度取决于极位夹角的大小,只要q 不等于零,即 K1,则机构具有急回特性;q 越大,K值越大,机构的急回作用就越显著。二 、 压力角和传动角 压力角a:从动件上受力点的速度方向与
4、所受作用力方向之间所夹的锐角。 传动角g:压力角的余角,g 角更便于观察和测量。在机构运动过程中,压力角和传动角的大小是随机构位置而变化的,为保证机构的传力性能良好,设计时须限定最小传动角或最大压力角amax。通常取gmin 4050。为此,必须确定g = gmin时机构的位置并检验gmin的值是否小于上述的最小允许值。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置,如图所示。 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,与从动杆受力的速度方向始终一致,所以传动角始终等于90 2死点 定义:传动角为90度。 表现:倒、顺转向不定(图a)或者从动件卡
5、死不动(图b)的现象。 曲柄滑块机构中,以滑块为主动件、曲柄为从动件时,死点位置是连杆与曲柄共线位置。 摆动导杆机构中,导杆为主动件、曲柄为从动件时,死点位置是导杆与曲柄垂直的位置。 克服死点方法:利用惯性法使机构渡过死点;当一个机构处于死点位置时,可借助另一个机构来越过死点。 利用死点:飞机起落架;夹具夹紧 (1) 按照给定的运动规律(位置、 速度、 加速度)设计四杆机构; (2) 按照给定的点的运动轨迹设计四杆机构。 对于上述两类基本问题的设计方法有图解法、 实验法和解析法。 图解法直观, 实验法简便, 解析法精确。 本章重点介绍图解法。 3.3平面四杆机构的设计一、 图解法 1. 按给定
6、连杆位置设计四杆机构 如图所示, 已知连杆BC的长度BC和依次所处的三个位置B1C1、 B2C2 、 B3C3, 试设计该四杆机构。 设计分析: 由图可知, B1 、 B2 、 B3三点是在以铰链A点为圆心的圆弧上运动的点, 故用已知圆弧上的三点求圆心的方法, 可求出铰链中心点A、 D。 设计步骤: (1) 作B1、 B2和B2、 B3连线的垂直平分线b12、 b23, 其交点为固定铰链中心A的位置。 (2) 作C1、 C2和C2、 C3连线的垂直平分线c12、 c23, 其交点为固定铰链中心D的位置。 (3) 连接A、 B1、 C1、 D, 就是所求的铰链四杆机构。图 给定连杆三个位置设计四
7、杆机构2. 按给定的行程速比系数设计四杆机构 给定了行程速比系数K, 就是给定了四杆机构急回运动的条件, 从而确定了极位夹角。 根据极位夹角和其他一些限制条件, 可用图解法方便地作出曲柄摇杆机构、 曲柄滑块机构及摆动导杆机构。 1) 设计曲柄摇杆机构 设已知摇杆CD长度为c、 摆角和行程速比系数K, 试设计该曲柄摇杆机构。 该设计的关键是确定固定铰链A的位置。设计步骤如下:设计步骤: (1)计算出极位夹角q; (2)任取适当的长度比例尺mL,求出摇杆的尺寸CD,根据摆角作出摇杆的两个极限位置C1D和C2D。 (3)连接C1C2为底边,作C1C2O= C2C1O=90q 的等腰三角形,以顶点O为圆心,C1O为半径作辅助圆,由图11-33可知,此辅助圆上C1C2所对的圆心角等于2q,故其圆周角为q; (4)在辅助圆上任取一点A,连接A C1、A C2,即能求得满足K要求的四杆机构。 lAB=mL(AC2AC1)/2 lBC=mL(AC2AC1)/2 图2 图1
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