第七章平面连杆机构

第七章平面连杆机构§7－1平面连杆机构的特点§7－2铰链四杆机构的组成与分类§7－3铰链四杆机构的基本性质§7－4铰链四杆机构的演化连杆机构应用举例§7－1平面连杆机构的特点平面连杆机构——由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的,在同一平面或相互平行平面内运动的机构。作用：实现某些较为复杂的平面运动，在生产和生活中广泛用于动力的传递或改变运动形式。港口起重机吊运货物是利用平面连杆机构中的双摇杆机构实现的铲土机为了保证铲斗平行移动，防止泥土流出，采用了平面连杆机构四杆机构——最常用的平面连杆机构，具有四个构件（包括机架）的低副机构。平面铰链四杆机构——构件间用四个转动副相连的平面四杆机构，简称铰链四杆机构。铰链四杆机构：四根杆均用转动副连接。滑块四杆机构：杆件间的连接，除了转动副以外，构件3与4使用移动副连接。§7－2铰链四杆机构的组成与分类机架：固定不动的构件4。连杆：不与机架直接相连的构件2。连架杆：与机架相连的构件1、3。曲柄摇杆一、曲柄摇杆机构二、双曲柄机构三、双摇杆机构曲柄——与机架用转动副相连，且能绕该转动副轴线作整周旋转的构件。摇杆——与机架用转动副相连，但只能绕该转动副轴线摆动的构件。曲柄机构一、曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构——铰链四杆机构的两个连架杆中，其中一个是曲柄，另一个是摇杆。曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构的应用剪板机雷达汽车雨刷缝纫机踏板二、双曲柄机构双曲柄机构——铰链四杆机构中两连架杆均为曲柄。类型：不等长双曲柄机构平行双曲柄机构反向双曲柄机构不等长双曲柄机构两曲柄长度不等的双曲柄机构。不等长双曲柄机构平行双曲柄机构连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等，曲柄转向相同的双曲柄机构。平行双曲柄机构反向双曲柄机构连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等，曲柄转向相反的双曲柄机构。反向双曲柄机构双曲柄机构的应用惯性筛天平汽车车门启闭三、双摇杆机构铰链四杆机构中两连架杆均为摇杆。机构两极限位置：B1C1DC2B2A双摇杆机构双摇杆机构的应用电风扇摇头机构起重机机构§7－3铰链四杆机构的基本性质一、曲柄存在条件二、急回特性三、死点位置一、曲柄存在条件1．最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和。2．连架杆和机架中必有一杆是最短杆。铰链四杆机构三种基本类型的判别方法曲柄摇杆机构的条件：连架杆之一为最短杆双曲柄机构的条件：机架为最短杆双摇杆机构的条件：连杆为最短杆当最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和时，无论取哪一杆件为机架，机构均为双摇杆机构。课前回顾1、说出下图四杆机构中的各部分名称2、按连架杆性质不同铰链四杆机构的分类是怎样的【例1】如图所示的铰链四杆机构，各杆的长度如图。试判断各铰链四杆机构的类型。709011040BADC501009070ADBCa)b)【解】在图a中，由于LAD+LBC≤LAB+LCD，有由于AD为机架，且为最短杆，根据铰链四杆机构类型的判断方法知：该机构为双曲柄机构。在图b中，由于LBC+LCD≤LAB+LAD，又由于AD杆为机架，据铰链四杆机构类型的判断方法知：该机构为双摇杆机构。【例2】铰链四杆机构各杆的长度如图所示。欲使该机构称为双曲柄机构，试确定杆BC的取值范围。7012040BADC铰链四杆机构【解】已知AD杆为机架，欲使该机构成为双曲柄机构，则应满足以下条件：（1）BC杆为最长杆时，LAD+LBC≤LAB+LCD,即40+≤70+120∴LBC≤150（2）CD杆为最长杆时，LAD+LCD≤LAB+LBC,即40+120≤70+LBC∴LBC≥90BC杆的取值范围为：90≤LBC≤150。二、急回特性曲柄摇杆机构中，曲柄AB为主动件，作匀速回转运动，摇杆CD为从动件作往复摆动。C1D，C2D——摇杆的两个极限位置—摆角极位夹角：摇杆在两极限位置时，曲柄两位置间所夹的锐角称为极位夹角。—极位夹角铰链四杆机构当曲柄AB1位置顺时针转到AB2，摇杆由左极限位置C1D摆到右极限位置C2D，设经历的时间为t1,C点的平均速度曲柄再由AB2位置回到AB1位置时,摇杆自C2D摆回到C1D，设经历的时间为t2，C点的平均速度t1>t2所以v2>v1。v1=C1C2/t1v2=C2C1/t2摇杆摆回速度比摆去速度快的性质，称急回特性。行程速度变化系数铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹角三、压力角和传动角压力角作用在从动件之上的驱动力p与该力作用点绝对速度Vc之间所夹的锐角称为压力角。传动角通常把压力角的余角（即连杆和从动摇杆之间所夹的锐角）称为传动角。三、压力角和传动角曲柄摇杆机构中，如不考虑构件的质量和摩擦力，则连杆是二力杆，主动曲柄通过连杆传给从动杆的力P沿BC方向可分解成两个分力F1和F2。其中F2只能使铰链C，D产生径向压力，而F1才是推动从动件CD运动的有效分力。显然，a角越小或者角越大，从动杆运动的有效分力就越大，对机构传动越有利。曲柄摇杆机构,当CD摇杆为主动件时,在曲柄与连杆共线的位置出现传动角γ等于0°的情况,即此时曲柄与连杆出现共线位置。这时无论连杆BC对曲柄AB的作用力有多大,都不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。摇杆处于右极限位置C2D时,连杆与从动件(曲柄)的共线位置C2B2A。死点位置的应用工件夹紧后，BCD成一直线，撤去外力F之后，机构在工件反弹力T的作用下，处于死点位置。即使反弹力很大，工件也不会松脱，使夹紧牢固可靠。1）飞机起落架机构2）机构顺利通过死点位置的方法：1）利用从动杆曲柄本身的质量或者附加一转动惯性大的飞轮，依靠其惯性作用来导向通过死点位置2）采用多组机构错列。当一组处于死点位置时，另一组处于正常转动。3）增设辅助构件。可在机构中增设一个辅助曲柄来通过死点位置。四杆机构中有无死点位置,取决于从动件是否与连杆共线。对曲柄摇杆机构而言，当曲柄为主动件时，摇杆与连杆无共线位置，不出现死点。当摇杆为主动件时，曲柄与连杆共线位置的位置为死点位置。死点位置的判断对于传动机构， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 时必须考虑机构顺利通过死点位置的问题，如利用构件的惯性作用，使机构通过死点。工程上有时也利用死点位置提高机构工作的可靠性。1、对于铰链四杆机构，当满足构件长度和条件时，若取()为机架，将得到曲柄摇杆机构。A.最短杆B.与最短杆相对的构件C.最长杆D.与最短杆相邻的构件2、曲柄摇杆机构，当()时，机构处于死点位置。A.曲柄为原动件、曲柄与机架共线B.曲柄为原动件、曲柄与连杆共线　C.摇杆为原动件、曲柄与机架共线D.摇杆为原动件、曲柄与连杆共线3、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，()死点位置。A.有一个　　B.　没有　C.　有两个　D.有三个复习思考题4、对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取()为机架，将得到双曲柄机构。A.最短杆B.与最短杆相对的构件C.最长杆　D.与最短杆相邻的构件5、曲柄摇杆机构，摇杆为原动件当()时，机构处于极限位置。A.曲柄与机架共线　　B.曲柄与连杆共线　C.摇杆与机架共线　D.摇杆与连杆共线6、对于铰链四杆机构，当从动件的行程速比系数()时，机构必有急回特性。A.K>0　　B.K>1C.K<1D.K=17、对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取()为机架，将得到双摇杆机构。A.最短杆B.与最短杆相对的构件C.最长杆D.与最短杆相邻的构件8.铰链四杆机构中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。(1)以a杆为机架得()机构;(2)以b杆为机架得()机构;(3)以c杆为机架得()机构;(4)以d杆为机架得()机构.铰链四杆机构的演化形式1.曲柄滑块机构2.偏心轮机构3.定块机构4.摇块机构5.导杆机构铰链四杆机构的演化铰链四杆机构演化成其它形式铰链四杆机构主要演化方法：（1）将转动副变成移动副（2）变换机架构件间都是以转动副联接的平面四杆机构，曲柄摇杆→曲柄滑块的演变插入动画一.曲柄滑块机构：压力角α、传动角γ:偏置曲柄滑块机构e摇杆3的运动轨迹为圆弧(半径l3)l3l3曲柄摇杆机构对心曲柄滑块机构→将l3↑无穷大→滑块C(直线)→曲柄滑块机构Ceααγγ铰链四杆机构→图2-14┌(全)转动副连接└各杆长不变铰链四杆机构↘曲柄滑块机构↗导杆机构(曲柄AB→机架)摇块机构(连杆BC→机架)→扩大回转副→偏心轮机构ABCDCAB→杆长(固定杆)可变→移动副(一个)定块机构(滑块C→机架)→曲柄滑块机构曲柄滑块机构(变更机架)→1.曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构----曲柄回转中心与滑块移动导路中心线无偏距。偏置曲柄滑块机构----曲柄回转中心至滑块移动导路中心线存在垂直距离（即有偏距）。1、曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构2、偏心轮机构偏心轮机构---------曲柄为偏心轮的机构。将转动副B的半径扩大至超过曲柄长度变成圆盘（即叫偏心轮、偏心轴），偏心距=曲柄长度原因：曲柄太短，使得构件和回转副不好加工，在杆状曲柄安装两个回转副在结构设计上较困难，承载能力低。应用：曲柄长度较短（制造安装难）场合曲柄销承受较大冲击载荷场合破碎机、剪床、冲床(铰链四杆、曲柄滑块机构)(曲柄很短时→偏心轮机构)→偏心距=ｅ=曲柄长铰链四杆、曲柄滑块机构→(扩大回转副)偏心轮机构ABC→偏心轮机构回转副B(半径↑)＞曲柄长AB曲柄ABCe3、滑块、定块、摇块、导杆机构曲柄滑块机构取不同的构件为机架：a）曲柄滑块机构（4导杆固定）----曲柄转动，滑块沿导杆移动b）定块机构（3滑块固定）----1往复摆动，导杆往复移动，如抽水机c）摇块机构（2固定）-----1回转，刀杆相对滑块移动，滑块摇动，如自卸汽车d）导杆机构（1固定）----2主动，滑块沿导杆移动，如回转式液压泵摇块机构→滑块摆动c→滑块为固定件d→滑块回转＋摆动ｂ→滑块移动ａ曲柄滑块机构CABCABCABCAB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一、滑块，摇块，定块机构abcdBAC曲柄滑块机构当L2>L1时，导杆作整周回转，称为回转导杆机构。导杆124ABC124当L2L1时L1L2：机架长度：曲柄长度L2