平面连杆机构及其设计(II)

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1、第六章平面连杆机构及其设计§6—1概述§6—2平面四杆机构的基本类型及演化§6—3平面四杆机构有曲柄的条件§6—4、5平面四杆机构的基本特性§6—6按从动件行程速度变化系数K设计平面四杆机构§6—7按连杆位置或两连架杆相对位置设计平面四杆机构§6—8&§6—9§6—1概述1．定义：连杆机构：构件用低副联接而成的机构。平面连杆机构：组成机构的构件都在相互平行的平面中运动的连杆机构。空间连杆机构：组成机构的构件不在相互平行的平面中运动的连杆机构。注：本章主要讨论最基本的平面四杆机构。2．优缺点：优：1）低副联接

2、，面接触，磨损小，承载能力大。2）杆状件，园柱形或平面形接触面，易制造，传递运动远。3）运动多样性（转、摆、移、平面运动等）4）轨迹多样性。缺：1）设计较困难。2）运动副的制造误差会累积，从而降低机构的传动精度。3）惯性力难平衡，不适用于高速。应用：很广泛（e.g：自行车，缝纫机，纺机等中都有应用）§6—2平面四杆机构的基本类型及演化工程中使用的平面四杆机构形式很多，但最基本的是铰四机构。机架：固定不动的构件.4.连杆架：与机架相连的杆.1.3.曲柄：能整周转动的连架杆。摇杆：不能整周转动的连架杆。连杆：不

3、与机架相连的杆.2.其它四杆机构均可用以下方法由铰四机构演化得到1、同性异形演化（详见§2-6）2、取不同的构件为机架§6—3平面四杆机构有曲柄的条件一．铰链四杆机构：设铰四机构ABCD中，AB能360°转动而成为曲柄，则AB必能转至与机架AD共线的两个位置A1B1和A2B2，此时有：1）L1≤L4时（图6-3a）ΔB1C1DL1+L4≤L2+L3L1+L4≤L2+L3L1≤L2ΔB2C2DL2+(L4-L1)≥L3L1+L3≤L2+L4L1≤L3L3+(L4-L1)≥L2L1+L2≤L3+L4L1≤L42

4、)L1＞L4时(图6-3b)ΔB1C1DL1+L4≤L2+L3L1+L4≤L2+L3L4≤L1ΔB2C2DL2≤L3+(L1-L4)L2+L4≤L1+L3L4≤L2L3≤L2+(L1-L4)L3+L4≤L1+L2L4≤L31．有曲柄的条件:1）连架杆和机架中有一最短杆2）最短杆和最长杆的长度和不大于其余两杆的长度和。2．结论（满足有曲柄条件时）：1）最短杆为连架杆，铰四为曲摇。2）最短杆为机架，铰四为双曲。3）最短杆为连杆，铰四为双摇§6—4、5平面四杆机构的基本特性一．行程速度变化系数：1．曲柄摇杆机构1

5、）极限位置：曲柄AB作用360°转动时，摇杆CD在C1D和C2D间来回摆动，与C1D、C2D相对应的两个机构位置AB1C1合AB2C2D叫机构的极限位置。2）极位夹角θ（书中称为快行程中曲柄转角的补角）曲柄与连杆的两共线位置之间所夹的锐角。AB位置AB转角所化时间CD位置C点均速AB1→AB2φ1=180°+θt1=φ1/ωC1D→C2DV1=C1C2/t1工作行程AB2→AB1φ2=180°+θt2=φ2/ωC2D→C1DV2=C1C2/t2空间行程3)急回特性:(∵φ1＞φ2∴t1＞t2V2＞V1急回)

6、从动件在往复两行程中，一个行程（通常是空回行程）较快的特性4）行程速度变化系数K：（用来反映急回的程度）5）曲摇机构的分类：按A、D与C1C2线的关系或四杆的杆长关系，可分成三类：（1）对心曲摇：A位于C1C2线上。或L12+L42=L22+L32+无急回特性（2）Ⅰ型曲摇：A的D位于C1C2线的同侧或L12+L42L22+L32+有急回特性。2．偏置曲柄滑块机构（见图6-5）：滑块的移动导路不通过A

7、的曲滑机构偏距e：移动导路到A点的距离动程h：滑块移动的距离。h=C1C2注：有急回特性。3．摆动导杆机构（见图6-6）：1）有急回特性，θ=ψ（导杆摆角）2）动力性能好。∵不计摩擦时，滑块2对导杆3的作用力总垂直作用于导杆3。即γ≡90°二．压力角、传动角：1．压力角α：α=∠（F、Vc）在不计摩擦力和惯性力等时，连杆BC为二力杆，原动件AB通过BC作用于从动件CD上的力F（沿BC）与从动件上的受力点C的速度Vc间的夹角2．传动角γ：压力角α的余角，即γ=90°-α∵γ↑，有用分力Ft=Fsinγ↑，有害

8、分力fn=Fcosγ↓，运动轻快灵活，效率高∴γ（及α）是衡量机构动力性能的一个重要指标。3．许用压力角[α]，许用传动角[γ]：由于γ↓(或α↑)，→机构动力性能↓，所以为保证机构有良好性能，通常规定：γmin≥[γ]=40°αmax≤[α]=50°4．最大压力角αmax，最小传动角γmin：机构运动时，γ是不断变化的，其中必有一最小值γmin，可确定如下：1）铰四机构：γmin出现于曲柄AB与机架AD的共线位