精密机械设计第4章平面连杆机构.ppt

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1、2 平面四杆机构的基本性质,3 平面四杆机构的设计,1 铰链四杆机构的基本型式及其演化,平面连杆机构,第四章 平面连杆机构,特点：全部低副（面接触），利于润滑，磨损小、传载大、寿命长；易加工，精度高，制造成本低。运动链较长，所以运动累积误差大，不能精确实现复杂的运动规律，设计计算较复杂。,平面连杆机构,平面机构+低副联接(转动副、移动副)最常用平面四杆机构（四个构件四根杆)铰链四杆机构（全由转动副相联）,机架：固定的杆件连架杆：与机架相连的杆连杆：连接连架杆的杆,1 铰链四杆机构的基本型式和特性,一、铰链四杆机构的类型及特点,组成,曲柄：能转动360的连架杆摇杆：不能转动360的连架杆,1.曲

2、柄摇杆机构：连架杆曲柄(一般)原动件匀速转动 摇杆(一般)从动件变速往复摆动,分类：,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。,雷达天线俯仰机构,(天线摇杆)调整天线 俯仰角的大小,2.双曲柄机构：连架杆均为曲柄 主动曲柄:匀速转动 从动曲柄:变速转动,作用：将等速回转转变为等速或变速回转。,机车车轮联动机构,特例：平行四边形机构,特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动。,平行四边形机构存在运动不确定位置。,可采用两组机构错开排列的方法予以克服。,3.双摇杆机构连架杆均为摇杆,例:鹤式起重机的变速机构:CD(杆3)为原动件,悬挂重物的E 点在连杆上保持E点运动轨

3、迹在近似水平线上。（平移货物平稳、减小能量消耗）,从动件作往复运动的平面连杆机构中，若从动件工作行程的平均速度小于回程的平均速度，则称该机构具有急回特性。,在曲柄摇杆机构中，当从动件（摇杆）位于两极限位置时，曲柄与连杆共线。此时对应的主动曲柄之间所夹的锐角叫作极位夹角。,二.急回运动和行程速比系数,（以曲柄摇杆机构为例）,工作行程时间空回行程时间,设曲柄以逆时针匀速旋转。从AB1转到AB2，转过180+时为工作行程，所花时间为t1；此时摇杆从C1D摆到C2D，平均速度为V1,则有：,曲柄从AB2 继续转过180-到AB1时为回程，所花时间为t2,此时摇杆从C2D摆到C1D，平均速度为V2,那么

4、有,显然 t1 t2 V2 V1 即该机构具有急回特性,极位夹角(摇杆处于两极位时，对应曲柄所夹锐角),K 急回运动性质,(5-5),(5-4),设计时往往先给定 K 值，再计算，即,为能定量描述急回运动，将回程平均速度V2 与工作行程平均速度V1之比定义为行程速度变化系数 K,三、压力角和传动角,1.压力角,BC是二力杆,驱动力F沿BC方向,作用在从动件上的驱动力F与该力作用 点绝对速度VC之间所夹的锐角。,有效力,VC沿连杆BC(CD),分析:,Ft=Fcos（方便）,Ft,对传动有利。,常用的大小来表示机构传力性能的好坏,是的余角。,2.传动角,传动角：连杆与从动杆所夹锐角=90 压力角

5、越小(即传动角越大)，有用的分力越大。所以传动角是衡量机构受力大小的一个重要参数。,因此设计时一般要求:min40,当BCD最小或最大时，即在主动曲柄与机架共线的位置，都有可能出现min,由于在机构运动过程中，角是变化的，,min 出现在什么位置？,主动件与机架共线的两个位置之一,传动角最小.,从动件与连杆共线（=0）卡死,存在死点条件：,有极限位置（从动件与连杆共线）,措 施：,死点,四.死点位置,飞轮自身惯性,平面四杆机构具有整转副 则可能存在曲柄。,设l1 l4,连架杆若能整周回转，必有两次与机架共线。,l1+l2 l3+l4,l1+l3 l2+l4,l1+l4 l2+l3,由B2C2D

6、可得：,由B1C1D可得：,l2(l4 l1)+l3,l3(l4 l1)+l2,将以上三式两两相加得：,即：,l1 l2,l1l3,l1l4,AB 为最短杆,2 铰链四杆机构曲柄存在的条件,取决于机构各杆的相对长度和机架的选择,l1最短,推论1：当Lmax+Lmin L+L(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+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,1.曲柄滑块机构,3 铰链四杆机构的演化,演化方

7、法：变杆长、换机架、扩大回转副等,曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,偏置曲柄滑块机构,l1 l2 摆动导杆机构,l1 l2转动导杆机构,导杆机构,调换机架,2.导杆机构,曲柄滑块机构,（杆2和杆4均可整周回转）,（杆4往复摆动）,摇块机构,滑块摆动,滑块为固定件,滑块移动摆动,滑块移动,曲柄滑块机构,曲柄滑块机构,导杆机构,摇块机构,定块机构,导杆机构,定块机构,3.摇块机构、定块机构,4.双滑块机构,正弦机构,正切机构,a,a,S,S,5.扩大转动副,偏心轮机构,曲柄滑块机构,将转动副B加大，直至把转动副A包括进去，成为几何中心是B，转动中心为A的偏心圆盘。,4 平面四杆机构的设计（简介）,实现已知运动规律 1）给定连杆位置 2）给定连架杆位置 3）给定行程速比系数实现给定点的运动轨迹方法：作图法、解析法、实验法,