机械原理NO1.11-第八章-平面连杆机构及其设计

第八章平面连杆机构及其设计

Chapter8PlanarLinkageanditsDesign§8-1平面连杆机构的特点连杆（coupler)：不直接与机架相联的中间构件。平面连杆机构的特点：4）不适合高速场合；2）构件运动形式和运动规律具有多样性；3）连杆曲线具有多样性；5）运动精度不高；6）设计计算复杂。1）传力大，易加工；连杆机构（linkage）：具有连杆的机构。§8-2平面四杆机构的类型和应用

TypeandApplicationofPlanarFour-barLinkages一、平面四杆机构的基本型式

基本型式：铰链四杆机构机架（frame)

连架杆：曲柄（crank)

摇杆（rocker)

连杆（coupler)

转动副(revolutepair)：

周转副：两构件能做整周相对转动

摆转副：两构件不能做整周相对转动1。曲柄摇杆机构(crank-rockermechanism)

2。双曲柄机构(doublecrankmechanism)

平行四边形机构反平行四边形机构3。双摇杆机构(doublerockermechanism)二、平面四杆机构的演化型式1。改变构件的形状和相对尺寸2.改变运动副的尺寸3。选用不同的构件为机架ABC为回转导杆机构ABC为摆动导杆机构4。运动副元素的逆换

a)构件2包容3b)构件3包容2§8-3平面四杆机构的工作特性

WorkingCharacteristicsofPlanarFour-barLinkages若AB为曲柄，A必为周转副，要满足的条件：

1）假设a

d:AB能占据AB’:a+db+c(1)AB能占据

AB”:b(d-a)+cc(d-a)+ba+bd+c(2)a+cd+b(3)(1)+(2)得ac(1)+(3)得ab(4)

又假设ad由1）、2）可得A为周转副的条件：一、平面四杆机构有曲柄的条件（2）当四杆机构ABCD不满足杆长条件时，如何？四杆机构有曲柄的条件：1）各杆长满足杆长条件；2）最短杆为连架杆或机架。思考下面的问题：(1)当四杆机构ABCD满足杆长条件时，且AB为最短杆，则A、B、C、D四个转动副的性质？当最短杆为连架杆时，见图a)、b)，为何种机构？当最短杆为机架时，见图c)，为何种机构？当最短杆为连杆时，见图d)，为何种机构？a)b)c)d)二、急回运动和行程速比系数

Quick-returnmotionandadvance-toreturn-timeratio原动件曲柄AB等速回转时，当AB位于AB1时，从动件CD位于左极限位置C1D；当AB位于AB2时，从动件CD位于右极限位置CD2。AB1与AB2（或延长线）所夹的锐角叫极位夹角(crankanglebetweenextremepositions)。当AB从AB1转到AB2时转过

1角，CD由C1D转到C2D时转过

，所用时间为t1,当AB从AB2转到AB1的时转过

2角，CD由C2D转到C1D时转过

，所用时间为t2,因

1>

2,t1>t2v2>v1,具有急回运动。行程速比系数:下列机构是否有急回运动：三、四杆机构的传动角和死点

Transmissionangleanddeadpointoffour-barlinkages1。压力角和传动角(pressureangleand

Transmissionangle)原动件AB经连杆BC传给从动件CD的力（不考虑摩擦和惯性力）P:Pt=Pcos

=Psin(有效分力）

Pn=Psin(正压力）机构的压力角：

在不计摩擦时，从动件的受力方向与受力点的速度方向所夹的锐角。机构的传动角：压力角的余角。

=90-在机构运动过程中，、是变化的，设计时

min[]2.死点（deadpoint）当机构的主动件通过连杆作用于从动件上的力P恰好通过其回转中心，而不能使从动件转动，出现顶死现象。机构的这种位置称谓死点。机构必须克服死点才能正常运转。克服死点可借助构件惯性或采取相同机构错位排列的方法。工程上也常利用死点来工作。四、四杆机构运动的连续性运动的连续性：当主动件连续运动时，从动件也能连续地占据预定的各个位置，称为机构具有运动的连续性。

3、3‘为可行域；

3

、3‘为不可行域。错位不连续：

错序不连续：设计连杆机构时，要检查其运动的连续性。主要内容1．

连杆机构：具有连杆的低副机构。连杆：不直接与机架相联的中间构件。2．

平面四杆机构的基本型式：铰链四杆机构，它包含：曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构3．

平面四杆机构的演化方法：（1）

改变构件的形状和相对尺寸；（2）

改变运动副的尺寸；（3）

选不同的构件为机架；（4）

运动副元素的逆换。4．

平面四杆机构有曲柄的条件：（1）

各杆长满足杆长条件：最短杆与最长杆的长度之和应小于或等于其余两杆长度之和；（2）

最短杆为连架杆或机架。5.急回运动（1）急回运动：当连机构的主动件为等速回转时，从动件空回行程的平均速度v2大于从动件工作行程的平均速度v1，这种运动性质称谓急回运动。急回运动的程度用行程速比系数K来衡量。（2）

行程速比系数：是从动件空回行程的平均速度v2与从动件工作行程的平均速度v1的比值。

(3)

极位夹角：当机构从动件处于两极限位置时，主动件曲柄在相应两位置所夹的角。

(4)

判断机构是否有急回运动：

根据机构是否有极位夹角，若极位夹角不等于零，表明机构有急回运动，且极位夹角愈大，机构的急回运动愈显著。6.

机构的传动角与死点：（1）

压力角：在不计摩擦时，主动件通过连杆作用于从动件上的力P的作用线与其作用点速度方向所夹的锐角，称谓机构在此位置的压力角。（2）

传动角：机构压力角的余角，称谓机构在此位置的传动角。传动角常用来衡量机构的传动性能：机构传动角愈大，压力角愈小，力P的有效分力Pt愈大，机构的传动效率愈高。多数机构运动中传动角是变化的，为了使机构传动质量良好，一般规定机构的最小传动角（3）当机构以曲柄为主动件时，机构的最小传动角出现在曲柄与机架共线的两位置之一。（4）死点：当机构的主动件通过连杆作用于从动件上的力P恰好通过其回转中心，而不能使从动件转动，出现顶死现象。机构的这种位置称谓死点。机构必须克服死点才能正常运转。克服死点可借助构件惯性或采取相同机构错位排列的方法。工程上也常利用死点来工作。思考题

8-1

曲柄摇杆机构存在的条件是什么?双曲柄机构存在的条件是什么?双摇杆机构存在的条件是什么?8-2

在什么条件下，曲柄滑块机构具有急回特性？

8-3

在四杆机构中，能实现急回特性的机构有哪几种？

8-4

在曲柄摇杆机构中，以曲柄为主动件时，一定具有急回特性吗？

8-5

何谓机构的传动角？它与压力角的关系？传动角大小对四杆机构的工作有什么影响？

8-6

在曲柄摇杆机构中，以曲柄为主动件时，最小传动角将出现在何位置？

8-7

铰链四杆机构在死点位置时，驱动力任意增加也不能使机构产生运动，这与机构的自锁现象是否相同？为什么？

8-8

双摇杆机构会不会出现死点位置？双曲柄机构会不会出现死点位置？

8-9.试分析左下图导杆