平面连杆机构及其设计

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1、第五讲平面连杆机构及其设计连杆机构的传动特点：1．因为其运动副一般为低副，为面接触，故相同载荷下，两元素压强小，故可承受较大载荷；低副元素便于润滑，不易磨损；低副元素几何形状简单，便于制造。2．当原动件以同样的运动规律运动时，若改变各构件的相对长度，可使从动件得到不同的运动规律。3．利用连杆曲线满足不同的规矩要求。4．增力、扩大行程、实现远距离的传动（主要指多杆机构）。缺点：1．较长的运动链，使各构件的尺寸误差和运动副中的间隙产生较大的积累误差，同时机械效率也降低。2．会产生系统惯性力，一般的平衡方

2、法难以消除，会增加机构动载荷，不适于高速传动。平面四杆机构的类型和应用一、平面四杆机构的基本型式1．曲柄摇杆机构2．双曲柄机构3．双摇杆机构二、平面四杆机构的演化型式1．改变构件的形状和运动尺寸曲柄摇杆机构-----曲柄滑块机构2．改变运动副的尺寸偏心轮机构可认为是将曲柄滑块机构中的转动副的半径扩大，使之超过曲柄的长度演化而成的。3．选用不同的构件为机架（a）曲柄滑块机构（b）ABBC为摆动导杆机构）（c）曲柄摇块机构（d）直动滑杆机构（定块机构）平面四杆机构的基本知识一

3、、平面四杆机构有曲柄的条件1．铰链四杆机构中曲柄存在的条件（1）存在周转副的条件是：①，此条件称为杆长条件。②组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。（意即：连架杆和机架中必有一杆是最短杆）2满足杆长条件下，不同构件为机架时形成不同的机构①以最短构件的相邻两构件中任一构件为机架时，则最短杆为曲柄，而与机架相连的另一构件为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构。②以最短构件为机架，则其相邻两构件为曲柄，即该机构为双曲柄机构。③以最短构件的对边为机架，则无曲柄存在，即该机构为双摇杆机构。3.不满足杆长条件的机构为双

4、摇杆机构。注：1）曲柄滑块机构有曲柄的条件：a+e≤b2）导杆机构：ab时，摆动导杆机构。例题：241.如图所示铰链四杆机构中，已知，，，AD为机架。试问：1．若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求的最大值；2．若此机构为双曲柄机构，求的最小值；3．若此机构为双摇杆机构，求的的取值范围。解题要点：在铰链四杆机构由曲柄的条件中，其杆长条件是机构图有曲柄的根本条件。若满足杆长条件，以最短杆或与最短杆相邻的杆为机架，机构则有曲柄；否则无曲柄；若不满足杆长条件，无论取哪个构件为机

5、架，机构均无曲柄，即为双摇杆机构。解：1.因AD为机架，AB为曲柄，故AB为最短杆，有2.因AD为机架，AB及CD均为曲柄，故AD杆必为最短杆，有下列两种情况：若BC为最长杆（即AB为中间杆），则，且故得若AB为最长杆，则，且故得3．如果机构尺寸不满足杆长条件，则机构必为双摇杆机构。若为最短杆，则故若为最长杆，则故若即不是最短杆，也不是最长杆，则24故若要保证机构成立，则应有故当该机构为双摇杆机构时,的取值范围为<和.（山科）二、急回运动和行程速比系数1．极位与极位夹角24（1）极位：机构的极限位置

6、（即摇杆两极限位置，曲柄与连杆两次共线位置）。（2）极位夹角：摇杆处于两极限位置时，曲柄与连杆两次共线位置之间的夹角。（会作图求极位夹角）（3）摆角：摇杆两极限位置之间的夹角。2．急回运动在一周中，曲柄等速转动，但摇杆是不等速的：，摇杆的这种运动性质称为急回运动。3．行程速比系数K：衡量急回运动的程度。注：极位夹角可用图解法和解析法求得。4．结论：（1），即，即机构有急回特性。可通过此判定曲柄的转向。（2）当曲柄摇杆机构在运动过程中出现极位夹角时，机构便具有急回运动特性。（注：对心曲柄滑块机构：无急

7、回特性；b：偏心曲柄滑块机构：有急回特性。）（3），机构急回运动也越显著。所以可通过分析及的大小，判断机构是否有急回运动及急回运动的程度。雷达天线的俯仰传动的曲柄摇杆机构无急回特性。（4）急回运动的作用：在一些机械中可以用来节省动力和提高劳动生产率。24三、四杆机构的传动角与死点1．压力角和传动角(会作图)（1）压力角：从动杆件受力方向和受力作用点速度方向之间所夹的锐角。（2）传动角：压力角的余角，。实际就是连杆与从动杆件之间所夹的锐角。24（3）结论：越小，机构的传力性能越好。可见是判断机构传力性

8、能是否良好的标志。相应有越大，机构的传力性能越好。最小传动角出现的位置或：或：。和中小者为即出现在主动曲柄与机架共线的两位置之一。注：①导杆机构的传动角：传动角，且恒等于②曲柄滑块机构的对心曲柄滑块机构中：6.图示导杆机构中，已知LAB=40mm，偏距e=10mm，试问：若LAB为原动件，试比较在e>0和e=0两种情况下，曲柄摆动导杆机构的传动角，哪个是常数，哪个是变数，哪种传力效果好？解答：对于e=0时的摆动导杆机构，传动角=90º、压力角均为一常数，对于e>0时的