第5章-连杆机构分析11

第5章平面连杆机构及其设计§5.4连杆机构设计概论本章目录§5.2四杆机构的运动变换功能和性能指标§5.3多杆机构§5.1平面连杆机构的特点及应用连杆机构：全部构件都以低副联结而成的机构。平面连杆机构的特点优点：1能够实现多种形式的运动变换2低副(面接触）连接承载能力强，易加工3运动副保证构件接触,不需外力锁合,工作可靠，寿命长缺点：1连杆机构平衡困难，尤其对于高速运转的机构2运动传递路线较长，易产生累积误差。平面连杆机构中最基本的、最常用的是四杆机构§5.1平面连杆机构的特点及应用连续转动连续转动连续转动往复摆动往复移动连续转动平面连杆机构的应用插床工作机构叉车的举升机构连续转动→往复移动引导一个构件按给定序列位置运动平面连杆机构的应用传送装置的主体机构使构件上指定点按预期轨迹运动平面连杆机构的应用平面连杆机构的应用夹紧机构

铰链四杆机构

缝纫机针机构

平面连杆机构的应用实现给定轨迹搅拌机

AD——机架(与机架相连的杆)(与机架相对的杆)BC——连杆

四杆机构的运动变换功能和性能指标

铰接四杆机构：四个构件以四个转动副连接 而成的平面机构。ABCDAB、CD——连架杆曲柄：连架 杆能绕固定轴线作整周转动者为曲柄。

摇杆：连架 杆不能绕固定轴线作整周转动者为摇杆。ABCD曲柄摇杆机构曲柄连杆摇杆机架整周转动副整周转动副非整周转动副非整周转动副5.2.1铰接四杆机构整周转动副整周转动副非整周转动副非整周转动副双曲柄机构曲柄摇杆机构双摇杆机构曲柄摇杆机构(a)(b)(c)铰接四杆机构中曲柄存在条件令a<d、

c<b5.2.1.1曲柄整周转动，曲柄AB必须顺利通过与机架AD共线的两个位置AB1和AB2。当曲柄处于AB2时，有：

b≤(d－a)＋c

a＋b≤c＋d

c≤(d－a)＋b

a＋c≤b＋d

a＋d≤b＋c

当曲柄处于AB1时，有：前三式两两相加可得：

转动副成为周转副的条件:

2）组成周转副的两杆中必有一杆为四杆中的最短杆1）最短杆与最长杆的长度和应小于或等于其余两杆的长度和

——杆长条件同时：即：最短杆为机架——

双曲柄机构最短杆为连杆——

双摇杆机构②当时：双曲柄机构双摇杆机构①当时：最短杆为连架杆——曲柄摇杆机构铰链四杆机构类型的判断方法：无论何杆为机架——均为双摇杆机构。曲柄摇杆机构1)曲柄摇杆机构连续转动往复摆动满足曲柄存在条件。最短杆作连架杆。1)曲柄摇杆机构单击……颚式破碎机构1)曲柄摇杆机构雷达天线机构搅拌机机构2)双曲柄机构等速转动变速转动满足曲柄存在条件。最短杆作机架。2)双曲柄机构双曲柄机构的类型及应用3)平行四边形机构(双曲柄机构特例a=c；b=d)

联动装置应用等速整周转动等速整周转动等速整周转动非等速整周转动平行四边形和反平行四边形机构在重叠共线位置具有运动不确定性。4)双摇杆机构摆动摆动满足杆长之和条件，最短杆的对边作机架；若不满足杆长之和条件,无论取哪个构件作机架，都是双摇杆机构。4)双摇杆机构双摇杆机构的类型及应用曲柄滑块机构曲柄滑块机构可看作由曲柄摇杆机构演化而得。ABCDABCeABC转动副D的同性异形演化。e=0,对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构5具有移动副的四杆机构1)曲柄滑块机构（固定导杆）对心式：偏置式：2)曲柄摇块机构（固定与滑块相对转动的构件）

自卸货车转动导杆机构3)导杆机构

(固定与滑块不相连的构件)摆动导杆机构导杆机构摆动导杆转动导杆导杆机构可看作由曲柄滑块机构演化而来ABCABCABC曲柄滑块变换机架摇块机构导杆机构移动副同性异形演化4)定块机构（固定滑块）

全铰链四杆机构单移动副四杆机构双移动副四杆机构例：图示铰链四杆机构，BC=50mm,CD=35mm,

AD=30mm,AD为机架，若为曲柄摇杆机构，

试讨论AB的取值范围。解：ABCD若为曲柄摇杆机构，则AB必为最短杆，由杆长条件得：AB+BC≤CD+AD所以，AB≤CD＋AD－BC=35＋30－50=15mm连杆机构——基本类型及演化曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构曲柄滑块机构曲柄摆动导杆机构曲柄转动导杆机构曲柄摇块机构定块机构曲柄移动导杆机构双滑块机构双转块机构5.2.1.2铰接四杆机构的急回特性问题铰接四杆机构中只有曲柄摇杆机构可能存在急回特性。急回特性:原动件匀速连续回转，从动件往复运动速度不同的性质。我们说机构有急回特性。ABCDABCDABCDAB1C2DB2C1曲柄摇杆机构中，当摇杆处于极限位置时，曲柄和连杆处于延伸共线和重叠共线位置。机构极位——曲柄与连杆两次共线时的位置。极位夹角——原动件曲柄在机构极位时所夹的锐角。摆角——从动件摇杆两极限位置的夹角。曲柄摇杆机构的工作过程摆角

,时间t1摆角

,时间t2

∵α1＞α2且曲柄匀速∴t1

＞t2

原动件匀速转动时,从动件往复运动速度快慢不同。——急回运动特性故：摇杆C点平均速度－急回系数KB2AB1C2DC1C1C2D选从动件处的固定铰链D位置如图。3.求极位夹角可见，只需在固定平面上找到一点A，使，A点即为曲柄转动中心，进而可以求出曲柄摇杆机构。2.任取从动件长度c,画出两极限位置C1D、C2D，其间夹角C1C2MD连接C1C2，做中垂线，在其上找到一点M，使2.以M为圆心，MC1为半径画圆，则圆上圆弧所对应的圆心角则在此圆上任选一点A，都满足圆上圆弧所对应的圆周角A从动件长度c、固定铰链位置A任选因此，本题的解有无穷多个！C1C2ab

MDAB1B2根据a长确定动铰链B的位置不要忘记检验机构中是否存在曲柄！5.2.1.3压力角、传动角与死点压力角：从动件上所受驱动力方向与力的作用点速度方向的夹角F1F2vFABCD压力角越小，F的有用功分量越大，传力性能越好。机构运转过程中，压力角是时刻变化的。传动角：连杆BC与从动件CD之间的夹角CABDCABDADBCFv出现在曲柄与机架延伸共线和重叠共线的位置死点:对于铰接四杆机构来说，死点是连杆与从动件共线的位置。如图曲柄摇杆机构：当曲柄为主动件时，不会出现死点位置；当摇杆为主动件时，会出现两个死点位置。当机构处于死点位置时，无论主动件上施加多大的力也不会使机构运动。AB1B2C1C2D

①利用惯性,如飞轮。②采用几套相同的机构错位。③利用虚约束,如蒸汽机车中的平行四边形机构。利用死点，防止起落架收回利用死点，夹紧机构5.2.2曲柄滑块机构曲柄滑块机构可看作由曲柄摇杆机构演化而得。ABCDABCeABC转动副D的同性异形演化。e=0,对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄回转中心A在过C点导路延长线上，称对心曲柄滑块机构显然，曲柄存在条件为：a≤b即动铰链B能通过B1点。(2)曲柄与连杆(机架)两次共线位置对应滑块两个极限位置。(3)曲柄为主动件，滑块行程S=2a，显然无急回特性。滑块为主动件时，传力角

显然机构存在两个死点B1和B2曲柄为主动件时，压力角

显然，为保证传力性能好，推荐，减小工作行程压力角，改善工作行程的传力性能。(1)显然，偏置曲柄滑块机构中曲柄存在条件为：偏置曲柄滑块机构ABC即动铰链B能通过B1点。偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构的急回特性α1α21)曲柄滑块机构4)导杆机构2)定块机构3)摆块机构ABCABCABCABC5.2.3导杆机构导杆机构可看作由曲柄滑块机构演化而来ABCABCABC曲柄滑块变换机架摆块机构导杆机构移动副同性异形演化ABCaba<b摆动导杆机构匀速转动往复摆动a>b回转导杆机构匀速转动变速转动ABabC导杆机构摆动导杆机构的特点：1、传动性能好，压力角急回系数：2、有显著的急回特性ab匀速转动往复摆动A1BCA2急回行程所用时间为

，对应工作行程所用时间为

，对应(a<b)摆动导杆机构的特点：ab匀速转动往复摆动A1BCA24、导杆慢行程一般对应工作行程，速度较小且速度变化均匀。3、导杆往复摆动是各自对称的13复行程所用时间为

，对应往行程所用时间为

，对应连杆AB中点的轨迹为圆，其余点轨迹为椭圆+5.2.4几种其他类型的四杆机构Ⅱ级杆组共有5种类型，将他们分别与主动件和机架相连接组成四杆机构：+1.椭圆仪机构2)椭圆仪机构的演化机构转动的主动件+RPP杆组而成1234+十字滑槽联轴器教材P62图5-23谁是投影面？1234变换机架5.3多杆机构牛头刨床利用了摆动导杆机构的急回特性。S>>2a对应特定工艺动作要求，四杆机构不能实现时，需应用多杆机构。例如：要求机构有较大行程的往复移动，且有显著的急回特性时摆动导杆机构+RRP杆组摆动导杆机构+RPP杆组5.3多杆机构缺点：行程大小的调节是通过改变曲柄长度a的大小。因此，改变行程的同时必然改变了机构的急回特性。插床利用了回转导杆机构的变速转动性质。+回转导杆机构对心曲柄滑块机构调节行程的大小只须改变A