三章平面连杆机构及其设计

第三平第三平面连杆机及其设（Linkage§3-连杆机构及其特§3-连杆机构及其特一、连杆机连杆摇连架曲整(周)转副、摆转二、二、特1）面接触，耐磨，便于润滑，能承受较大载几何形状简单，制造在原动件以同样运动规律运动时，若改变各构件相对长度关系，从动件可实现等速或不等速、连续或不连续多种运动关系缺运动累缺运动累积误构件质心变速运动，难于动三、应应应应用实C23惯性筛机B4D1A平行四边形机双曲柄机应用实C23惯性筛机B4D1A平行四边形机双曲柄机 还有含一个移动副的四杆机构……双摇杆机还有含一个移动副的四杆机构……双摇杆机§3-铰链四杆机构§3-铰链四杆机构基本型式及其一、基本型曲柄摇杆机构(crank-rocker双曲柄机构(doublecrank双摇杆机构(doublerocker二、四杆机构的二、四杆机构的演改变构件形状和相对改变运动副尺选用不同构件为机构件构件改变运改变运动副尺平面四杆机构的演化型改变构件的形状和平面四杆机构的演化型改变构件的形状和运动尺偏心曲柄滑曲柄曲柄sφs=lsin正弦双滑块机对心曲柄滑(2)改变运动副的尺偏心轮机(3)选不同的构件为机B1B12(2)改变运动副的尺偏心轮机(3)选不同的构件为机B1B1223C3A4A4C平面四杆机构的演机构演化方扩大回转偏心轮机平面四杆机构的演机构演化方扩大回转偏心轮机①②(直动滑BBAACCAB<①②(直动滑BBAACCAB<AB>③ 双转块机S双移块机③ 双转块机S双移块机平面四杆机构的演1转动副转化为移C§平面四杆机构的演1转动副转化为移C§2B133§2§B1AD§ADB21AC3BC32AB21AC3BC32A2B1C3AC2B13AslAB2B1C3AC2B13AslABs2取不同构件为机2取不同构件为机曲柄滑块机导杆机曲柄摇块机直动滑杆机3扩大转动BCACA3扩大转动BCACA§3-一、曲柄存在条取决于各杆的相对长度§3-一、曲柄存在条取决于各杆的相对长度及机架的adbcbdac(da)在BC 在BC abdacd②③aaa④曲柄存在条件①最短杆与曲柄存在条件①最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长之和②连架杆与机架中必有一杆为最短杆注1）判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构2）都是双曲柄机构）类似方法可分析有移动副的四杆机构存在曲柄的条件YNadbYNadb双曲柄以最短双摇杆以与最短杆相对的杆为曲柄摇杆机以最短杆相邻杆为机双摇杆abc取不同构件为取不同构件为机架时的铰链四杆机构型(a)4为机(b)2为机(c)1为机(d)3为机1.1.二、急回特性和行程速比系曲柄摇杆构的急回运动和来衡量度曲柄摇杆构的急回运动和来衡量度可以的比K称为行程速系数K180o极位夹角；摇杆180oθ↗，K↗，急回程度↗。θ0时，K=1工作行回KK2.曲柄滑块机对心曲柄2.曲柄滑块机对心曲柄滑块机极位夹角为K1KK偏置曲柄滑偏置曲柄滑块机K3.导杆机(Crank-3.导杆机(Crank-K三、压力和传动传动：压三、压力和传动传动：压力角的余角压力：从动件受力点（C点）的受力方向与受力点的速度方向之间所夹的锐角压力角越小，传动角越大，机构传力性能越[设计时应如何确定铰链四杆机构的最小传动d22ad如何确定铰链四杆机构的最小传动d22adc22bc2l在△ABD和△BCD中，分别2lBCD联立求解2adc2a2dcos0o或180o）时，cos1），有最小值（或最大值进一步分析δδ≤90，=δ（对顶角关系②当δ90o时=进一步分析δδ≤90，=δ（对顶角关系②当δ90o时=180o-δ（互为补角关系）由此可见，要判断min位置前，首先应判断δmin、δmax可分以下三种情况δ≤90o；18090o时②；③机构中①和②两种情况共存时，可先计算当时。2min180-，然后再计算当的则90o时2min},可能发生在主动曲柄与机架两次共线的位置之一处四、死点位四、死点位1．死点的概当摇杆为主当摇杆为主动件时，当连杆与从动曲柄共线机构的传动角为0，此时主动件通过连杆作用于从动曲柄AB上的力恰好通过其回转中2．死点的不利①利用系统的惯性；②利用特殊机构错利位用排机列错利位用排机列3．死3．死点的利在工程中也常常应用死点位置实现工作要求。如快速夹具、飞机起落架等。飞飞机起落架机死点死点：机构运动时出现传动角CC的位231BrvBP1AA4DCC2B1死点死点：机构运动时出现传动角CC的位231BrvBP1AA4DCC2B1vPGEF§3-平面四杆机§3-平面四杆机构的设计一、设计的基本问1）按运动规律（函数）function2）按位置设计position3）按轨迹设计path设计方图解法、解析法、实验二、解析法设计二、解析法设计四杆根据此机构构件所构成的矢量封闭形，可以写成abd①acos(0)bcosdacos(0)bcosdccos(0asin()bsincsin(②00如以各构件相对于a长度代入上式，则移项后可mcoslncos(0)cos(0③msinnsin(0)sin()0消去1nllcos(0)(0④令n21l2n令n21l2n n, , ⑤l2cos(0)P0cos(0)1cos(0)(0)⑥P0、P1、P2、φ0及ψ0五个待定参数。若将连架杆的五组对应位置φi及ψi(i=1,2,5)，分别代入上式，则可得到一个五个方程的方程组，在就该方程组联立求解后，即可求出参数P0、P1、P2、φ0及ψ0，然后再由式⑤求得m、n、l。最后，根据实际需要定出曲柄的长度，则机构其它构件的长度b、、便可完全确定若取两若取两连架杆的起始角cos0cos1cos()这时式中只含有P0、P1、P2三个待求参数了，所该机构所能满足的两连架杆的对应位置数也最多是三组了例如图所示为用于某操纵装置中的铰链四杆机构，如要求该四杆机构的两连架杆应满例如图所示为用于某操纵装置中的铰链四杆机构，如要求该四杆机构的两连架杆应满足的三组对应位置135o4o190。为31311解将给定的α，α，α和φ，φ，φ代入式（3-17）123123可解将给定的α，α，α和φ，φ，φ代入式（3-17）123123可得到如下cos45P0cos50P1cos(5045)cos90Pcos80Pcos(8090)012cos135Pcos110Pcos(110135)联立012P0=1.53；P1=-再由式⑤可求得各杆长比mb1.782;nc1.53;lac＝306mm；d＝288mm。aa＝200mm，则可求得如果只要求该机构的两连架杆满足给定的两组对应位置，则在参数P0、P1、P2中有一个可以任意选定，所以这时将有无三、实验三、实验法设计四杆1．图谱图谱法是按照定的运动轨利用利用连杆曲线图谱（可查手册），查出与轨迹曲线相似的连杆曲线，以及描绘该连杆曲线的四杆机构的相对杆长，然后测量出出图谱（或缩小）倍数，即可求出机构的各尺寸参2.按两连架杆对应位置设计（overlay利用连杆等长及端点为圆弧的思四、作图法设计四杆C§2§1．按四、作图法设计四杆C§2§1．按给定连杆位置3二位AD三位四位置B、C点为4、2、0个点或无实五位置－有限解A分析：知动铰链B、C位置，求定铰链A、C2§3DB、C在连A、D在中A分析：知动铰链B、C位置，求定铰链A、C2§3DB、C在连A、D在中2．按2．按行程速比系数K1）曲柄摇杆机K（1）K和作出两极限位置C1D、K（1）K和作出两极限位置C1D、（2）取适当的比例尺μl=lCD/CD(m/mm)，并过C2点作∠C1C2N＝90°－θ的射线C2N，然后再过C1点作C2C1的垂线以C2P为直径作圆，圆心为O，则A由其他已知条件在圆周上取点A，连AC1、交C2N于（6）以A为圆心，AC1为半径做圆弧交AC2于E点，作EC2的垂直平分线得EC2为AB长度由于极限位置处曲柄与连杆共AC2＝BC＋AB，AC1＝BC－AB，因此，容易得1212l(AC2AC1) 2l(AC2AC1)l(AC2 22（7）讨论：由于A点可在△C1PC2的外接圆周的弧C1PC2上任意选取，所以，若仅按行程速比系数K来设计，可以得到无穷多组解。因此，在未给出其它附加条件的情况下，如欲获得良好的传动质量，可按照传动角最优或其它辅助条件来确定A点的2）曲柄滑2）曲柄滑块机已知：行程速比系数K、滑块行程、偏心距2）已知条件：行程速比系数K2）已知条件：行程速比系数K①计算极位KK②作直线C1C2＝H/μl，且C1、C2作为滑块的两极限位③根据C1、C2点求满足极位夹角为θ的A点（结果为一圆弧④作一直线与平行，并使其间的距离等于偏心距e，则此直线与述圆弧的交点即为曲柄的轴心A⑤连接AC1、AC2，并按上述作图方法，即可得到曲柄lABlBC连杆的长3）导