四杆机构特性精学习教案

1、四杆机构四杆机构(jgu)特性精特性精第一页，共17页。基基本本特特性性5.2 5.2 铰链四杆机构铰链四杆机构(jgu)(jgu)的的基本特性基本特性 了解机构的特性，对于选择了解机构的特性，对于选择(xunz)平面连杆机构的类型和平面连杆机构的类型和设计平面连杆机构具有重要的意设计平面连杆机构具有重要的意义。义。运动运动(yndng)特性特性传力特性传力特性第1页/共16页第二页，共17页。（一）、机构的运动（一）、机构的运动(yndng)特性特性极位：从动件摇杆所处的极限极位：从动件摇杆所处的极限(jxin)(jxin)位置（位置（C1D,C2D)C1D,C2D)摇杆摆角：摇杆极限摇杆摆

2、角：摇杆极限(jxin)(jxin)位置所夹角位置所夹角第2页/共16页第三页，共17页。 当主动件当主动件ABAB在位置在位置AB1AB1与连杆与连杆BCBC成一直线成一直线(zhxin)(zhxin)时，从动件时，从动件CDCD处于左极限位置处于左极限位置CD1CD1。曲柄。曲柄AB1AB1以匀角速度以匀角速度 顺时针转过角顺时针转过角 1=180+ 1=180+ 到达到达AB2AB2位置时，摇杆达右极限位置位置时，摇杆达右极限位置CD2CD2。第3页/共16页第四页，共17页。为描述为描述(mio sh)(mio sh)从从动摇杆的急回特性，在动摇杆的急回特性，在此引入行程速比系数此引入

3、行程速比系数 K K，即：即：K =K =180 + 180 + 180 - 180 - K K值的大小反映了急回运动特性的显著程度。值的大小反映了急回运动特性的显著程度。K K值的大小取决于极位夹角值的大小取决于极位夹角 ， 角越大，角越大，K K值越大，急回运动特性越明显；反之，则愈不明显。当时值越大，急回运动特性越明显；反之，则愈不明显。当时 ，K=1 K=1 ，机构无急回特性。，机构无急回特性。 0若在设计机构若在设计机构(jgu)(jgu)时先给定时先给定K K值，则值，则 : :11180 KK在生产实际中，常利用机构的急回运动来缩在生产实际中，常利用机构的急回运动来缩短非生产时间

4、短非生产时间(shjin)(shjin)，提高生产率，提高生产率，如牛头刨床、往复式运输机等。如牛头刨床、往复式运输机等。 2.行程速比系数行程速比系数第4页/共16页第五页，共17页。（二）、传力特性（二）、传力特性(txng)(txng)1.1.压力压力(yl)(yl)角与传动角与传动角角costFFsinnFF压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，衡量机构传力性能，可用压力角作为压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，衡量机构传力性能，可用压力角作为(zuwi)(zuwi)标志。标志。 CvtFnFF压力角：从动件受力方向与受力点线速度方向之间所夹的锐角。压力角：从动件受力方向与受力点线速

5、度方向之间所夹的锐角。 传动角传动角: :压力角的余角即连杆与从动件间所夹的锐角。压力角的余角即连杆与从动件间所夹的锐角。 第5页/共16页第六页，共17页。在连杆机构中，为度量方便，常用压力在连杆机构中，为度量方便，常用压力(yl)(yl)角的余角即连杆与从动件间所夹的锐角角的余角即连杆与从动件间所夹的锐角( (传动角传动角) )检验机构的传力性能。检验机构的传力性能。 min传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构中力的传递传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构中力的传递(chund)(chund)。机构运转过程中，传动角是变化的，机构出现最小传动角的位置正好是传力效果最

6、差的位置，也是检验其传力性能的关键位置。机构运转过程中，传动角是变化的，机构出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也是检验其传力性能的关键位置。 CvtFnFF设计设计(shj)要求：要求：第6页/共16页第七页，共17页。曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件时，其最小传曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件时，其最小传动角发生在曲柄与机架两次共线动角发生在曲柄与机架两次共线( (nn xin)xin)（重叠和拉直）位置之一。（重叠和拉直）位置之一。 minABCD第7页/共16页第八页，共17页。2.2.死点死点(s (s din)din)状态状态 0机构传动角机构传动角 （即（即 ）的位置称为死点位

7、置。）的位置称为死点位置。 90机构处于死点位置，从动件会出现卡死（机构自锁）或运动方向机构处于死点位置，从动件会出现卡死（机构自锁）或运动方向(fngxing)(fngxing)不确定的现象。不确定的现象。 FvBC第8页/共16页第九页，共17页。3.死点位置的防止死点位置的防止(fngzh)和应和应用用防止防止(fngzh)： a.设计时可以通过利用飞轮，设计时可以通过利用飞轮，由构件自身的惯性施加一定的外力，从而使机由构件自身的惯性施加一定的外力，从而使机构顺利的通过死点位置。（缝纫机）构顺利的通过死点位置。（缝纫机） b.由机构由机构的错位排列（机车的车轮）的错位排列（机车的车轮）第

8、9页/共16页第十页，共17页。应用：通过死点位置设计相关应用：通过死点位置设计相关(xinggun)的的夹具。夹具。 （夹紧机构）（夹紧机构）第10页/共16页第十一页，共17页。9.39.3平面平面(pngmin)(pngmin)四四杆机构的设计杆机构的设计 设计设计(shj)(shj)类型类型 ：1.1.实现给定的运动规律：给定行程速比系数以实现预期的急回特性、实现连杆实现给定的运动规律：给定行程速比系数以实现预期的急回特性、实现连杆(lin n)(lin n)的几组给定位置等。的几组给定位置等。2.2.实现给定的运动轨迹：实现给定的运动轨迹：要求连杆上某点沿着给定轨迹运动等。要求连杆上

9、某点沿着给定轨迹运动等。设计目标设计目标 ：根据给定的运动条件，选定机构的类型，确定机构中各构件的尺寸参数。根据给定的运动条件，选定机构的类型，确定机构中各构件的尺寸参数。 设计方法设计方法 ：图解法图解法、实验法和解析法等。、实验法和解析法等。 第11页/共16页第十二页，共17页。1.1.按给定按给定(i dn)(i dn)连杆两个位置设计铰连杆两个位置设计铰链四杆机构链四杆机构 有无穷多个解。实际上，还应考虑几何、动力等辅助条件，例如各杆所允许的尺寸范围、最小传动角或其他结构上的要求，就可以合理选定有无穷多个解。实际上，还应考虑几何、动力等辅助条件，例如各杆所允许的尺寸范围、最小传动角或

10、其他结构上的要求，就可以合理选定A A、D D两点的位置两点的位置(wi zhi)(wi zhi)而得到确定的解。而得到确定的解。如果如果(rgu)(rgu)给定连杆三个、四个或五个位置呢？给定连杆三个、四个或五个位置呢？第12页/共16页第十三页，共17页。例：设计一铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。已知炉门上两活动例：设计一铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。已知炉门上两活动(hu dng)(hu dng)铰链铰链B B、C C的中心距为的中心距为5050。要求炉门打开后成水平位置，且热面朝下（如虚线所示）。如果规定铰链。要求炉门打开后成水平位置，且热面朝下（如虚线所示）。如果规定铰

11、链A A、D D安装在炉体的安装在炉体的y-yy-y坚直线上，其相关尺寸如图所示。用图解法求此铰链四杆机构其余三杆的尺寸。坚直线上，其相关尺寸如图所示。用图解法求此铰链四杆机构其余三杆的尺寸。 第13页/共16页第十四页，共17页。2.2.按给定的行程速比按给定的行程速比(s b)(s b)系数设计四杆机构系数设计四杆机构 设计具有急回特性的四杆机构，关键是要抓住机构处于极限位置(wi zhi)时的几何关系，必要时还应考虑其他辅助条件。 第14页/共16页第十五页，共17页。例：已知摇杆长度例：已知摇杆长度L=100L=100，摆角，摆角 =50 =50 和行程速比系数和行程速比系数k=1.4k=1.4，试设计曲柄摇杆机构。，试设计曲柄摇杆机构。 解：解：由给定的行程速比(s b)系数求出极位夹角 :11180 KK= 30= 304lDC2C190-A以以A A为圆心，为圆心，ACAC1 1为半径作圆弧交为半径作圆弧交A A与与E E，平分，平分ECEC2