机械设计基础第2章

第2章平面连杆机构及其设计内容连杆机构及其传动特点平面四杆机构的基本型式及其演化平面四杆机构的主要工作特性重点平面四杆机构的基本类型、平面四杆机构的主要工作特性。二、特点：

优点：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。§1平面连杆机构及其传动特点缺点：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。三、应用：

实现已知运动规律；实现给定点的运动轨迹。一、定义：若干刚性构件，由低副（转动、移动）连接所组成的平面机构。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基本型式－铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它演变得到。名词解释：曲柄—作整周定轴回转的构件；连杆—作平面运动的构件；连架杆—与机架相联的构件；摇杆—作定轴摆动的构件；周转副—能作360°相对回转的运动副；摆转副—只能作有限角度摆动的运动副。曲柄连杆摇杆1234ABCD二、铰链四杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构铰链四杆机构三种基本型式：（1）曲柄摇杆机构特征：曲柄＋摇杆作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。如雷达天线，缝纫机，搅拌机，跑步机。雷达天线俯仰机构曲柄主动（2）双曲柄机构特征：两个曲柄作用：将等速回转转变为等速或变速回转。应用实例：如惯性筛、叶片泵等。ABDC1234E6惯性筛机构31旋转式叶片泵ADCB1234耕地料斗DCAB耕地料斗DCABABCD实例：火车轮特例：平行四边形机构AB=CD特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动BC=ADABDC摄影平台B’C’天平播种机料斗机构ADBC反平行四边形机构--车门开闭机构反向ABDCEABDC风扇座蜗轮蜗杆电机ABDCEABDCE电机ABDC风扇座蜗轮蜗杆电机ABDC风扇座蜗轮蜗杆（3）双摇杆机构特征：两个摇杆应用举例：铸造翻箱机构、特例：等腰梯形机构－汽车转向机构风扇摇头机构、B’C’ABDC鹤臂吊1.扩大转动副三、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双滑块机构

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(移动导杆机构)ABCABC

AB>AC转动导杆机构

AB<AC摆动导杆机构②③SqR正弦机构双摇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、运动特性推论1：当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时最短杆是连架杆——曲柄摇杆机构（图a，图b）最短杆是机架——双曲柄机构（图c）最短杆是连杆——双摇杆机构（图d）推论2：当Lmax+Lmin>L(其余两杆长度之和)时

·任何构件是机架——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图a图b图c图d练习：根据图示尺寸判断下列铰链机构属于哪种类型。双曲柄机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构作业：图示铰链四杆机构中，已知：BC=50mm，CD=35mm，AD=30mm，AD为机架，求：1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求AB的最大值；2）若此机构为双曲柄机构，求AB的范围；3）若此机构为双摇杆机构，求AB的范围。答案：1）AB=15mm；2）45mm≤AB≤55mm；3）15mm<AB<45mm或55<AB<115mm2.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.

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.ABCDabcdC2B212B1C1ABCDabcdC2B212B1C1行程速比系数=V2V1K=V回V工C1C2/

t1C2C1/

t2=t1t2=（K

1）q=———

180º

K

-1K+1=

180º

+qw1180º

-

qw1=

180º+q180º-

qK

=

180º+q180º-

q练习偏置曲柄滑块机构中，曲柄AB为原动件，其长为20cm，且逆时针匀速转动。又知连杆长BC为60cm，滑块行程速比系数K=2。试求：滑块行程

s

=？C2ADθφ=θ摆动导杆极位夹角？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.(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角)1.压力角和传动角二、传力特性F”F’切向分力:

F

’=F

cosα法向分力:F”=Fcosγγ↑→F’

↑→对传动有利。=F

sinγ可用γ的大小来表示机构传动力性能的好坏,称γ为传动角。设计要求：4050gg通常，机构在运动过程中传动角是变化的，最小值在哪？gg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.或g=180°

-dg=d由前Fγ＝02.死点位置连杆与从动件共线的位置（=0）为死点位置。以曲柄摇杆机构为例，若摇杆为主动件，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，如缝纫机等。Fγ＝0F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG工件ABCD123