第二章平面连杆机构

1、下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录第一节 概述第二节 平面四杆机构的基本特性第三节 铰接四杆机构存在曲柄的条件第四节 平面四杆机构的演化第五节 平面四杆机构的设计本章目录本章目录下一页下一页退出退出下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录第一节第一节 概述概述一、平面连杆机构及其组成一、平面连杆机构及其组成定义：若干构件用低副联接组成的平面机构定义：若干构件用低副联接组成的平面机构 低副低副 平面运动平面运动 机构机构二杆机构二杆机构 四杆机构四杆机构连架杆连杆连架杆机架下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录n优点：优点： (1)

2、实现多种运动变换和多种轨迹 、 (2)低副机构可传递较大动力 、 (3)便于加工 (4)运动副保证构件接触,简单可靠n缺点缺点: : (1)运动副内有间隙，运动累积误差较大 (2)构件作变速运动，惯性力不易平衡二、平面连杆机构特点二、平面连杆机构特点第一节第一节 概述概述下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录三、平面连杆机构的类型1.铰链铰链四杆机构四杆机构曲柄连杆摇杆机架第一节第一节 概述概述下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录（2） 双曲柄机构（3） 双摇杆机构（1） 曲柄摇杆机构（4） 平行四杆机构铰链四杆机构的类型铰链四杆机构的类型第一节第一节 概述概述下一页下一页退出退

3、出上一页上一页分目录分目录2.有一个滑块的四杆机构有一个滑块的四杆机构(1) 曲柄滑块机构(2) 导杆机构(3) 定块机构(4) 摇块机构第一节第一节 概述概述下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录(1) 正弦机构3. 有两个滑块的四杆机构有两个滑块的四杆机构(2) 正切机构(3) 椭圆机构(4) 双摇块机构第一节第一节 概述概述下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录第二节第二节 平面四杆机构的基本特征平面四杆机构的基本特征一、运动的急回特性和行程速比系数一、运动的急回特性和行程速比系数ABCDAB1C1D1AB2C2D2 一般位置极限位置2曲柄AB、连杆BC共线极限位置1曲柄摇杆

4、机构：曲柄摇杆机构：下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录。角速度为曲柄逆时针匀速转动，极限位置夹角。C1DC2B1B2A12./时间1211121121tCCvtCCBB摇杆平均速度；，摆动角摇杆；，转角曲柄工作行程：./时间2212212212tCCvtCCBB摇杆平均速度；，摆动角摇杆；，转角曲柄空回行程：第二节第二节 平面四杆机构的基本特征平面四杆机构的基本特征下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录C1DC2B1B2A12。大于；大于；大于1221212211vvtttt称为急回特性。，大于工作行程速度空回行程速度12vv第二节第二节 平面四杆机构的基本特征平面四杆机构的基

5、本特征下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录C1DC2B1B2A121118011/o212112122112KKKKtttCCtCCvvKK行程速比系数，机构无急回特性。，时，当1210vvK利用急回特性，可缩短非工作时间，提高生产率；利用急回特性，可缩短非工作时间，提高生产率；满足特殊的工作要求。满足特殊的工作要求。第二节第二节 平面四杆机构的基本特征平面四杆机构的基本特征下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录二、二、 压力角、传动角压力角、传动角PBC，受力二力杆压力角压力角：从动件上所受驱动：从动件上所受驱动力方向与力的作用点速度方力方向与力的作用点速度方向的夹角。向的夹角

6、。sincos21PPPP无用功分力有用功分力定义角1、压力角、压力角P1P2vCPABCD第二节第二节 平面四杆机构的基本特征平面四杆机构的基本特征下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录 90传动角4050min140130maxmaxmin2、传动角、传动角P1P2vCPABCD结论：传动角结论：传动角越大，压力角越大，压力角越小，效率越高越小，效率越高。第二节第二节 平面四杆机构的基本特征平面四杆机构的基本特征下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录ABD位置。与机架共线和重叠的出现在曲柄和minmaxmaxmin2、传动角、传动角最大、最小位置最大、最小位置ABCD C第二节

7、第二节 平面四杆机构的基本特征平面四杆机构的基本特征下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录三、三、死死点点位位置置 曲柄摇杆机构，当摇杆为主动曲柄摇杆机构，当摇杆为主动件时，在两个件时，在两个(曲柄和连杆共线曲柄和连杆共线)极极限位置：限位置：曲柄上的力通过回转中心曲柄上的力通过回转中心A，产生的力矩为产生的力矩为0，曲柄不转动。，曲柄不转动。称为死点。称为死点。这时，压力角这时，压力角=90, 传动角传动角=0 AD第二节第二节 平面四杆机构的基本特征平面四杆机构的基本特征下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录1.利用错位排列的方法克服死点利用错位排列的方法克服死点克服死点的方法

8、：克服死点的方法：第二节第二节 平面四杆机构的基本特征平面四杆机构的基本特征下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录2.利用惯性克服死点利用惯性克服死点单缸内燃机利单缸内燃机利用飞轮克服死用飞轮克服死点，并控制速点，并控制速度波动。度波动。飞轮 活塞多缸内燃机则利用错多缸内燃机则利用错位克服死点，缸数越位克服死点，缸数越多，速度越平稳。多，速度越平稳。第二节第二节 平面四杆机构的基本特征平面四杆机构的基本特征下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录利用死点位置利用死点位置, ,实现工作要求实现工作要求第二节第二节 平面四杆机构的基本特征平面四杆机构的基本特征下一页下一页退出退出上一页上

9、一页分目录分目录机架：机架：AD连架杆：连架杆：AB,CD连杆连杆: :与机架相对的与机架相对的杆杆BC第三节 铰链四杆机构存在曲柄的条件曲柄连杆摇杆机架BADC曲柄曲柄:整周回转的整周回转的 连架杆：连架杆：AB摇杆摇杆:摆动的连架摆动的连架杆：杆：CD下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录有曲柄的条件有曲柄的条件dbcadabccbdacabd)()(其余两杆长度最长杆最短杆)2(b,c,dadacabamin , ) 1 (即，ABDCC2C1B1B2abcd设设AB为曲柄，整周回转为曲柄，整周回转。在极限位置1：AC1D成立成立在极限位置2：AC2D成立成立dcba整理得到整理得

10、到：第三节 铰链四杆机构存在曲柄的条件下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录有曲柄的条件有曲柄的条件(2)(2)最短杆为机架时，为双曲柄机构。最短杆为机架时，为双曲柄机构。 最短杆为连架杆时，为曲柄摇杆机构。最短杆为连架杆时，为曲柄摇杆机构。(1)(1) 必要条件：必要条件： 最短杆与最长杆的长度和小于或等于最短杆与最长杆的长度和小于或等于 其余两杆的长度其余两杆的长度第三节 铰链四杆机构存在曲柄的条件下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录第四节第四节 平面四杆机构的演化平面四杆机构的演化一一 、扩大转动副扩大转动副曲柄变成偏心轮曲柄变成偏心轮。适用于曲柄尺寸小，受力大时。下一页下

11、一页退出退出上一页上一页分目录分目录曲柄滑块机构可看曲柄滑块机构可看作由曲柄摇杆机构作由曲柄摇杆机构演化而得。演化而得。AABCDBC eABC二、二、转动副转化成移动副转动副转化成移动副CD 无限长无限长第四节第四节 平面四杆机构的演化平面四杆机构的演化下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录运动的急回特性和行程速比系数0e偏心曲柄滑块机构0e对心曲柄滑块机构有曲柄的条件：beaABCABCe下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录杆之间相对摆动、与ADBCCD为机架为机架BCAD360杆之间能转、与CDBCABABCD曲柄摇杆机构三、取不同构件为机架三、取不同构件为机架ABD第四节

12、第四节 平面四杆机构的演化平面四杆机构的演化下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录AB为机架：双曲柄机构ABCD第四节第四节 平面四杆机构的演化平面四杆机构的演化下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录CD为机架，为机架，双摇杆机构双摇杆机构ABCD注意注意:若最短杆若最短杆+最长杆最长杆其余两杆之和，无论其余两杆之和，无论取哪个构件作机架，都是双摇杆机构。取哪个构件作机架，都是双摇杆机构。第四节第四节 平面四杆机构的演化平面四杆机构的演化下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录第五节 平面四杆机构的设计根据给定的运动条件，确定机构运动简图的尺寸参数。同时考虑几何条件和动力条件，

13、优选尺寸。设计要求设计要求：设计方法设计方法：图解法、解析法、实验法设计问题：设计问题：1. 根据从动件的运动规律 设计四杆机构 2. 根据给定的轨迹 设计四杆机构下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录一、根据从动件位置设计四杆机构一、根据从动件位置设计四杆机构已知条件：已知条件：已知连杆已知连杆BC两个位置两个位置设计关键设计关键：找铰链中心找铰链中心A、D点的位置点的位置 1.已知连杆两个位置设计四杆机构已知连杆两个位置设计四杆机构设计原理：设计原理： B、C两点作圆周运动两点作圆周运动第五节 平面四杆机构的设计下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录BB1CC1ZaZdAD(1

14、)按比例画出BC，B1C1(2)作BB1中垂线Za,取A点(3)作CC1中垂线Zd ,取D点(4)连AB,CD,即得机构简图作图步骤：作图步骤：A,D点在中垂线上可任意选取，有无穷多点在中垂线上可任意选取，有无穷多解，考虑结构、受力来最后确定。解，考虑结构、受力来最后确定。第五节 平面四杆机构的设计下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录已知条件：已知条件：已知摇杆已知摇杆CD两个极限位置，两个极限位置， 摆角摆角，初始角，初始角设计关键：设计关键：确定曲柄长度确定曲柄长度2.已知摇杆两个极限位置设计曲柄摇杆机构已知摇杆两个极限位置设计曲柄摇杆机构设计原理：设计原理： 极限位置时曲柄、连杆

15、共线极限位置时曲柄、连杆共线第五节 平面四杆机构的设计下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录(1)确定机架确定机架AD,按比例画出按比例画出(2)按按、，画出，画出摇杆摇杆C1D，C2D(3)连连AC1、AC2，有，有作图步骤：作图步骤：ADC1C2B1B22/ )(2/ )(121221ACACBCACACABABBCACABBCAC因为极限位置夹角因为极限位置夹角0 0，有急回特性。，有急回特性。第五节 平面四杆机构的设计下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录ADC1C2B1B2A A若在若在DA，C2C1延长线的交点作为延长线的交点作为A ，机构，机构没有急回特性。这时两个极

16、限位置重合。没有急回特性。这时两个极限位置重合。第五节 平面四杆机构的设计下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录3.已知滑块两个极限位置已知滑块两个极限位置(行程行程)设计曲柄滑块机构设计曲柄滑块机构已知行程已知行程H（C1、C2位置），求曲柄长度和连杆长度：位置），求曲柄长度和连杆长度：行程行程HabABCC1C2B1B2对心式曲柄滑块机构：对心式曲柄滑块机构：abaH)53(2第五节 平面四杆机构的设计下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录二、根据行程速比系数设计四杆机构二、根据行程速比系数设计四杆机构已知条件：已知条件：已知连杆已知连杆BC两个位置两个位置设计关键：设计关键：

17、找铰链中心找铰链中心A点的位置点的位置 1.已知摇杆长已知摇杆长lCD、摆角、摆角、K，设计曲柄摇杆机构设计曲柄摇杆机构设计原理：设计原理： 平面几何原理平面几何原理第五节 平面四杆机构的设计下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录 B1 C2 C1 D B2E1 E2 90-Zd N O11180.1oKK：计算21.2DCDClDCD、画出，按比例和点，由定.,;90,.3212121OZCCNCCCCd得交点中垂线作作联接.,;,. 42112211值满足要求的点，有弧上取或在半径作辅助圆：圆心KACCAECECOCOA计算曲柄和连杆的长度这是两个极限位置。和连. 521ACAC第五

18、节 平面四杆机构的设计下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录 B1 C2 C1 D B2E1 E2 90-Zd N OA2/ )(2/ )(1212ACACBCACACAB设计原理：设计原理：平面几何中，圆周平面几何中，圆周角角=圆心角的一半圆心角的一半.本题有多解本题有多解。第五节 平面四杆机构的设计下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录 2.已知机架长已知机架长d、K设计摆动导杆机构设计摆动导杆机构AC/2B1B2mnad由图极位夹角=导杆摆角。11180. 1oKK计算ZcCnCmC,. 2导杆极限位置作点，以夹角选取固定铰链点。定在其上按的平分线作AdZC,. 3.,. 411ABaBCmA线的垂线得垂足点点作过第五节 平面四杆机构的设计下一页下一页退出退出上一页上一页分目录分目录三、按照两连架杆位置设计四杆机构三、按照两连架杆位置设计四杆机构1、解析法2、实验法从略。第五节 平面四杆机构的设计下一页下一页退出退出上一页上一页