四杆机构设计

四杆机构设计设计:潘存云设计:潘存云ADmnφ=θD2)导杆机构分析:由于θ与导杆摆角φ相等,设计此机构时,仅需要确定曲柄a。①计算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任选D作∠mDn＝φ＝θ,③取A点,使得AD=d,则:a=dsin(φ/2)。θφ=θAd作角分线;已知:机架长度d,K,设计此机构。设计:潘存云E2θ2ae3)曲柄滑块机构H已知K,滑块行程H,偏距e,设计此机构。①计算:θ＝180°(K-1)/(K+1);②作C1C2

＝H③作射线C1O

使∠C2C1O=90°－θ,④以O为圆心,C1O为半径作圆。⑥以A为圆心,AC1为半径作弧交于E,得:作射线C2O使∠C1C2O=90°－θ。⑤作偏距线e,交圆弧于A,即为所求。C1C290°-θo90°-θAl1=EC2/2l2=AC2－EC2/2设计:潘存云二、按预定连杆位置设计四杆机构a)给定连杆两组位置有唯一解。B2C2AD将铰链A.D分别选在B1B2,C1C2连线得垂直平分线上任意位置都能满足设计要求。b)给定连杆上铰链BC得三组位置有无穷多组解。A’D’B2C2B3C3ADB1C1B1C1刚化反转法

以CD杆为机架时瞧到得四杆机构ABCD得位置相当于把以AD为机架时观察到得ABCD得位置刚化,以D轴为中心转过得到得。低副可逆性;机构在某一瞬时,各构件相对位置固定不变,相当于一个刚体,其形状不会随着参考坐标系不同而改变。第1步：选B点，以I位置为参考位置，DF1为机架第2步：用刚化反转法求出B2、B3的转位点第3步：做中垂线，找C1点第4步：联接AB1C1D教学基本要求2.能根据四杆机构存在曲柄得条件,熟练判断铰链四杆机构得基本类型。1.了解组成铰链四杆机构得各构件得名称,熟悉铰链四杆机构得等基本概念。3.掌握按行程速比系数与给定连杆位置设计四杆机构得作图法。重点与难点分析本章重点:平面四杆机构得基本特性及其设计;本章难点:用作图法设计四杆机构。1.极位夹角:机构中从动摇杆处于两极限位置时,原动曲柄得相应两位置之间所夹得锐角。

，表示机构具有急回特性，且极位夹角愈大，机构的急回运动就愈显著，所以，要判断一个机构是否有急回特性，就要找出极位夹角。

例如，一个对心曲柄滑块机构，因其极位夹角机构就没有急回特性；但一个偏置曲柄滑块机构，因其极位夹角，机构就有急回特性；摆动导杆机构的摆角与其极位夹角相等，它有急回特性，但转动导杆机构就没有急回特性。2.压力角与传动角:在四杆机构中,当不计摩擦时,主动件通过连杆作用在从动件上得力得作用线与其受力点出得速度方向之间所夹得锐角,称为机构在此位置得压力角,而把压力角得余角,即连杆与从动摇杆所夹得锐角,称为传动角。

它们常用来衡量机构得传动性能。传动角愈大,即压力角愈小,机构得传动性能愈好,效率愈高。

多数机构运动中的传动角是变化的。为了使机构传动质量良好，一般规定机构的最小传动角。为了检查机构的最小传动角，需要确定最小传动角的位置。通过分析可知：曲柄摇杆机构的最小传动角出现在曲柄与机架共线的两位置之一；曲柄滑块机构的最小传动角出现在曲柄与导路垂直的位置；导杆机构在任何位置最小传动角都等于90o。大家有疑问的,可以询问和交流可以互相讨论下,但要小声点3.死点：当机构出现传动角时，其压力角α=90o，作往复运动的原动件通过连杆作用于从动曲柄上的力恰好通过从动件的转动副中心，致使从动件不能转动，机构的这种位置，称为死点位置。在曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构中，若以摇杆或滑块为主动件，则曲柄与连杆共线的位置，就是死点位置。注意:死点、自锁与机构自由度小于等于零得区别。自由度小于等于零,表明机构中各构件间不可作相对运动;死点就是指不计摩擦时机构所处得特殊位置,可借助惯性或采用机构错位排列得方法,使机构能顺利通过死点位置而正常运转;而自锁就是指机构在考虑摩擦得情况下,当驱动力得作用方向满足一定得几何条件时,虽然机构得自由度大于零,但机构仍无法运动得现象。4.平面四杆机构得作图法:用作图法设计四杆机构就是根据设计要求及各铰链之间相对运动得几何关系通过作图来确定四个铰链得位置。

根据不同得设计要求,作图法设计四杆机构可分为三种类型。1)按给定得行程速比系数K设计四杆机构(重点)

已知:行程速比系数K,摇杆CD得长度lCD

,摇杆得摆角,设计此四杆机构。设计得实质就是:确定曲柄得固定铰链中心A

得位置,进而定出其余三杆长度。设计方法是：先根据行程速比系数K

由公式求出极位夹角，根据几何条件作出摇杆的两个极限位置C1D和C2D；由C1、C2点各作与C1C2

连线夹角为的直线相交于O点；以O点为圆心，OC1为半径画圆，A

点即在此圆上，可由其它附加条件确定。2)用作图法按两连架杆预定得对应位置设计四杆机构

设计方法就是:此类问题刚固反转法进行设计(重点)3)按预定得连杆位置设计四杆机构:

设计方法就是:此类问题可用求圆心法来解决,即作铰链B各位置点连线B1B2、B2B3得中垂线,两中垂线得交点即为固定铰链中心A。同理,作铰链C各位置点连线C1C2.C2C3得中垂线,两中垂线得交点即为固定铰链中心D。已知:连杆BC得三个预定位置B1C1.B2C2与B3C3设计得实质就是:求固定铰链中心得位置若仅给定连杆BC得两个预定位置,则设计得四杆机构有无穷多解。典型例题分析

例2-1在图2-1a所示得铰链四杆机构中,已知各杆长度为lAB=20mm,lBC=60mm,lCD=85mm,

lAD=50mm,

1、试判断该机构就是否有曲柄;2、判断此机构就是否存在急回特性？若存在,试确定其极位夹角,并估算行程速比系数;3、若以构件AB为主动件,画出机构得最小传动角得位置;4.在什么情况下机构存在死点位置？图2-1解:1.因为lAB+lCD=20+85=105mm<lBC+lAD=60+50=110mm且连架杆AB为最短杆故,AB杆就就是曲柄,该机构就是曲柄摇杆机构2.取比例尺=1mm/mm,作摇杆CD处在两个极限位置时得机构位置图AB1C1D与AB2C2D,如图b所示。图中,∠C1AC2为极位夹角θ。由图中量得:θ=59o

故该机构有急回特性。

故,可求得:K=(180o+θ)/(180o–θ)=(180o+59o)/(180o-59o)=1.983.若以曲柄AB为主动件,则机构在曲柄AB与机架AD共线得两个位置之一存在最小传动角γmin由图可得:γmin=∠B’’C’’D=15o4.当以摇杆CD为主动件,则从动件AB与连杆BC共线得两个位置AB1C1D与AB2C2D,即为机构得死点位置。自测试题

一、判断题(正确:T,错误:F)1.平面连杆机构就是低副机构,其接触处压强较小,因此适用于受力较大得场合。2.铰链四杆机构通过机架得转换,就一定可以得到曲柄摇杆机构、双曲柄机构与双摇杆机构。3.铰链四杆机构如有曲柄存在,则曲柄必为最短构件。4.在曲柄滑块机构中,当曲柄为主动件时,机构没有死点。

答案5.在摆动导杆机构中,当曲柄为主动件时,曲柄在任何位置时其传动角均相同。6.极位夹角θ>0得四杆机构,一定有急回特性。7、在曲柄滑块机构中,只有当曲柄与滑块导路垂直时,传动角才可能出现最小值。

8、传动角就就是连杆与从动件得夹角。

9、连杆机构任一位置得传动角与压力角之与恒等于90o。

10、从传力效果来瞧,传动角越大越好,压力角越小越好。

答案二、填空题1.平面连杆机构就是构件用______连接而成得机构,当平面四杆机构得运动副都就是______,则称为铰链四杆机构。2.铰链四杆机构得三种基本形式就是____、____与___。它们就是按照______来确定得。3.铰链四杆机构中,固定不动得杆称为____,不与机架直接连接得杆称为____,用转动副与机架连接得杆称为_____。4.机构处于死点位置时,其传动角等于__,压力角等于___。5.平行四边形机构得极位夹角=___,它得行程速比系数K____。6.铰链四杆机构演化成其它形式得四杆机构常有三种方法,它们就是______、________与_______。7、一对心曲柄滑块机构,若以滑块为机架,则将演化成___________机构。8、曲柄为主动件得曲柄摇杆机构中,当从动摇杆处于两极限位置时,________在该位置所夹得锐角,称为极位夹角。9、铰链四杆机构中,_____角越大,对机构得传动越有利。10、死点就是指不计摩擦时机构所处得特殊位置,可借助_____或采用_____得方法使机构能顺利通过死点位置而正常运转。三、选择题1.下面不就是平面连杆机构得优点。A、运动副就是面接触,故压强小、耐磨损;B、运动副制造简单,容易获得较高得制造精度;C、容易实现多种运动形式得转换;D.容易精确地实现预定得运动规律。

答案2.四杆长度不等得双曲柄机构,若主动曲柄作连续匀速转动则从动曲柄将________。A、匀速转动B、间歇转动C、周期变速转动D.往复摆动3.平行双曲柄机构,当主动曲柄作匀速转动,则从动曲柄将______。A、匀速转动B、间歇转动C、周期变速转动D.往复摆动

答案A、改变导杆长度B、改变曲柄长度C、改变机架长度D.改变曲柄转速4.改变摆动导杆机构导杆摆角得有效方法就是_____。5.杆长不等得铰链四杆机构,若以最短杆为机架,则就是___机构。A、曲柄摇杆机构B、双曲柄机构C、