机械设计基础第二章gai

第2章平面连杆机构内容连杆机构及其传动特点平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的基本特性重点平面四杆机构的基本类型及其演化、平面四杆机构的基本知识。平面连杆机构：由若干刚性构件用低副连接而成的平面机构，故又称平面低副机构。一、特点:全低副（面接触），利于润滑，故磨损小、传载大、寿命长；易加工，精度高，制造成本低等。不能精确实现复杂的运动规律，设计计算较复杂，惯性力不易平衡等。二、应用

实现已知运动规律；实现给定点的运动轨迹。§1连杆机构及其传动特点搅拌机鹤臂吊夹紧机构飞机起落架§2

平面四杆机构的基本型式及其演化一、平面四杆机构的基本型式++铰链四杆机构铰链四杆机构：所有运动副均为转动副的平面四杆机构。其他型式的平面四杆机构都可看作是在它的基础上通过演化而成的。四杆滑块组合机构曲柄滑块机构摆动导杆机构二、铰链四杆机构1234ABCD连杆连架杆连架杆机架连杆连架杆曲柄摇杆(摆杆)整转副(周转副)摆转副机架曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构铰链四杆机构三、应用实例平行四边形机构曲柄摇杆机构双曲柄机构反平行四边形机构双摇杆机构各种型式的四杆机构相互之间有无关系？还有含一个移动副的四杆机构……，型式多样。1.扩大回转副四、平面四杆机构的演化机构演化方法扩大回转副改变更杆件长度用移动副取代回转副变更机架等偏心轮机构2.改变杆件长度RABCDABCRABCRRABCABR正弦机构曲柄滑块机构3.变换机架曲柄摇杆机构双曲柄机构曲柄摇杆机构双摇杆机构①曲柄滑块机构导杆机构摇块机构定块机构(直动滑杆机构)ABCABC

AB>AC回转导杆机构

AB<AC摆动导杆机构②③SqR正弦机构双转块机构正弦机构双移块机构qS正切机构1.平面四杆机构有曲柄的条件ABCDabcdf设

AB为曲柄,且

a<d.由△BCD:b+c>f、b+f>c、c+f>b以

fmax=a+d，fmin=d

-

a

代入并整理得：b+c>a+d、b+d>a+c、c+d>a+b并可得:

a<b、a<c、a<d.（以曲柄摇杆机构为例）§3

平面四杆机构的主要工作特性一、运动特性设计：潘存云l1l2l4l3C’B’AD平面四杆机构具有整转副→可能存在曲柄。杆1为曲柄，作整周回转，必有两次与机架共线l2≤(l4–l1)+l3则由△B’C’D可得：三角形任意两边之和大于第三边则由△B”C”D可得：l1+l4≤l2+l3l3≤(l4–l1)+l2AB为最短杆最长杆与最短杆的长度之和≤其他两杆长度之和铰链四杆机构有整转副的条件→

l1+l2≤l3+l4C”l1l2l4l3ADl4-

l1将以上三式两两相加得：

l1≤l2,l1≤l3,l1≤l4

→

l1+l3≤l2+l4设计：潘存云2.连架杆或机架之一为最短杆。可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动副都是整转副。曲柄存在的条件：1.最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和此时，铰链A为整转副。若取BC为机架，则结论相同，可知铰链B也是整转副。称为杆长条件。ABCDl1l2l3l4作者：潘存云教授当满足杆长条件时，说明存在整转副，当选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构。如：

曲柄摇杆1、曲柄摇杆2、双曲柄、双摇杆机构。推论1：

当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时最短杆是连架杆之一——曲柄摇杆机构最短杆是机架——双曲柄机构最短杆是连杆——双摇杆机构推论2：

当Lmax+Lmin>L(其余两杆长度之和)时

——双摇杆机构曲柄存在的条件：(1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和(2)最短杆是连架杆或机架2.急回运动和行程速比系数（以曲柄摇杆机构为例）从动杆往复运动的平均速度不等的现象称为机构的急回特性.ABCD

极位夹角0对应从动杆的两个极限位置,主动件两相应位置所夹锐角.ABCDabcdC2B212B1C1行程速比系数=V回V工K=V快V慢C1C2/

t工C2C1/

t回=t工t回=（K

1）q=———

180º

K

-1K+1=

180º

+qw1180º

-

qw1=

180º

+q180º

-

qK

=

180º

+q180º

-

qABCDabcdC2B212B1C1设计：潘存云αFγF’

F”当∠BCD≤90°时，

γ＝∠BCD2.压力角和传动角压力角：从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。ABCD设计时要求:

γmin≥50°γmin出现的位置：当∠BCD>90°时，

γ＝180°-∠BCD切向分力:

F’=Fcosα法向分力:

F”=Fcosγγ↑→F’↑→对传动有利。=Fsinγ称γ为传动角。此位置一定是：主动件与机架共线两处之一。CDBAFγ可用γ的大小来表示机构传动力性能的好坏,F”F’当∠BCD最小或最大时，都有可能出现γmin为了保证机构良好的传力性能最小传动角minDdBACabc=0cos=1cos

min=180°

cos=–1cos

max分析

min或

max

可能最小曲柄摇杆机构,当曲柄主动时,在曲柄与机架共线的两个位置之一,传动角最小.设计：潘存云C1B1l1l2l3l4DA由余弦定律有：∠B1C1D＝arccos[l42+l32-(l4-l1)2]/2l2l3

∠B2C2D＝arccos[l42+l32-(l4-l1)2]/2l2l3若∠B1C1D≤90°,则若∠B2C2D>90°,则γ1＝∠B1C1Dγ2＝180°-∠B2C2D机构的传动角一般在运动链最终一个从动件上度量。vγγ1γmin＝[∠B1C1D,180°-∠B2C2D]minγ2αF车门C2B2压力角FVa从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点速度方位线所夹锐角.(不考虑摩擦)传动角gagddg=dg=

1800-d压力角的余角.(连杆轴线与转动从动杆轴线或移动从动件导路垂线所夹锐角)gggg压力角和传动角是针对机构中从动件而言的，反映驱使从动件运动的力的有效利用程度和衡量机构传动质量的重要参数，故也称为机构的压力角和传动角。设计：潘存云设计：潘存云F3.机构的死点位置摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有：此时机构不能运动.避免措施：两组机构错开排列，如火车轮机构;称此位置为：“死点”γ＝0靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCGγ＝0Fγ＝0连杆轴线