平面连杆机构设计

第 八 章 平 面 连 杆 机 构 及 其 设 计 只 用 于 速 度 较 低 的 场 合 。1、 能 实 现 多 种 运 动 形 式 。 如 ： 转 动 ， 摆 动 ， 移 动 ， 平 面 运 动2、 运 动 副 为 低 副 ：面 接 触 ： 承 载 能 力 大 ； 便 于 润 滑 。 寿 命 长几 何 形 状 简 单 便 于 加 工 ， 成 本 低 。3、 缺 点 ： 只 能 近 似 实 现 给 定 的 运 动 规 律 ； 设 计 复 杂 ； 8 1 连 杆 机 构 及 其 传 动 特 点 铰 链 四 杆 机 构 ： 构 件 之 间 都 是 用转 动 副 联 接 的 平 面 四 杆 机 构组 成 ：机 架 固 定 不 动 的 构 件 。连 架 杆 与 机 架 相 联 接 的 构 件 。分 为 ： 曲 柄 能 整 周 转 动 摇 杆 不 能 整 周 转 动连 杆 不 直 接 和 机 架 相 联 的 构 件 1A 42 3CB D 8 2 平 面 四 杆 机 构 的 类 型 和 应 用1、 平 面 四 杆 机 构 的 基 本 型 式 曲 柄 摇 杆 机 构 双 曲 柄 机 构 平 行 四 边 形 机 构 及 应 用 双 摇 杆 机 构 2、 平 面 四 杆 机 构 的 演 变 型 式一 、 曲 柄 滑 块 机 构 DA B C D B A1 2 3 4 1 2 3 4CKc Kc B 1A 324 CB 2 4 1A C e 3 转 动 副 转 化 成移 动 副 e 0， 偏 置 曲 柄 滑 块 机 构 e=0， 对 心 曲 柄 滑 块 机 构曲 柄 滑 块 机 构 的 类 型偏 距 e 曲 柄 滑 块 机 构 的 运 动 特 性Ae B2B1 C1 2C慢 行 程1 2 1 偏 距 e行 程 H C1C2极 位 夹 角 二 、 曲 柄 滑 块 机 构 的 演 变 CB1 B2A 12摆 动 导 杆 机 构 ： =1、 导 杆 机 构 转动导杆机构 定块机构摇块机构双滑块机构 A DCB 21 4 3 A DCB1 2 344A1 B 2 D3C偏 心 轮 的 演 化 过 程三 、 偏 心 轮 机 构 B 1A 324 C Kc B 1 4 3 C 2 Kc A 3 2 A C B 4 1 s sinABlS =四 、 正 弦 机 构 构 件 3为 机 架 移 动 导 杆铰 链 四 杆 机 构 ：构 件 4为 机 架 ， 曲 柄 摇 杆构 件 1为 机 架 ， 双 曲 柄构 件 2为 机 架 ， 曲 柄 摇 杆构 件 3为 机 架 ， 双 摇 杆 曲 柄 滑 块 机 构 ：构 件 4为 机 架 曲 柄 滑 块构 件 1为 机 架 转 动 导 杆构 件 2为 机 架 曲 柄 摇 块41 2 341 2 3五 、 机 构 演 变 小 结 （ 若 1能 绕 A整 周 相 对 转 动 ， 则 存 在 两 个 特 殊 位 置 ）a+d b+c (1)bc+d-a即 a+b c+d (2)ce AC2E： a+be 即 有 曲 柄 的 条 件 :ba+e e=0, ba 曲 柄 滑 块 机 构 有 曲 柄 的 条 件 某 些 机 构 （ 如 曲 柄 摇 杆 机 构 ） 中 ， 原 动 件 作 匀 速 转 动 ，从 动 件 作 往 复 运 动 的 机 构 ， 从 动 件 正 行 程 和 反 行 程 的 平均 速 度 不 相 等 。 急 回 运 动行 程 速 比 系 数 ()1从 动 件 慢 行 程 平 均 速 度从 动 件 快 行 程 平 均 速 度=K2、 急 回 运 动 和 行 程 速 比 系 数 2180 180 2121 = += 2211 , tt从 动 件 慢 行 程 快 行 程 180 180 21211 21 2 1212 += tttCC t CCvvK A D1B 2 B 1C 1B 2 2CC 11180 += KK 极 位 夹 角 （ C2AC1） AB1和 AB2所 夹 的 锐 角摇 杆 的 摆 角 y（ C1DC2） 摇 杆 两 极 限 位 置 的 夹 角 B2B A vcminB1 D2Cmax 1CPCn tPPcosPPt = sinPPn = 90 =+ ,90 = 180,90 = 压 力 角 :从 动 件上某 点 的 受 力 方 向 与 从动 件 上 该 点 速 度 方 向 的 所 夹 的 锐 角 。传 动 角 ： P与 Pn夹 角 ，最 小 传 动 角 min一 般 要 求 ： min 40出 现 在 原 动 件 和 机 架 共 线 的 位 置 3、 压 力 角 和 传 动 角 90,0 = C1 C2 DPA B1B2机 构 停 在 死 点 位 置 ， 不 能 起 动 。运 转 时 ， 靠 惯 性 冲 过 死 点 。曲 柄 为 从 动 件 ， 当 机 构 处 于 曲 柄 和 连杆 共 线 的 两 个 位 置 时 ， 原 动 件 通 过 连杆 作 用 于 曲 柄 的 力 通 过 曲 柄 转 动 中 心 ，不 产 生 转 矩 。4、 死 点 位 置 8 4 平 面 四 杆 机 构 的 设 计设 计 方 法 ： 1、 图 解 法 ， 2、 解 析 法 ， 3、 图 谱 法 ， 4实 验 法选 型 ：运 动 尺 寸 设 计 ：确 定 连 杆 机 构 的 结 构 组 成 ： 构 件 数 目 ， 运 动 副 类 型 、 数 目 。确 定 机 构 运 动 简 图 的 参 数 ： 转 动 副 中 心 之 间的 距 离 ； 移 动 副 位 置 尺 寸1、 实 现 构 件 给 定 位 置2、 实 现 已 知 运 动 规 律3、 实 现 已 知 运 动 轨 迹设 计 要 求 ：1、 平 面 连 杆 机 构 设 计 的 基 本 问 题 B1 B2 B3 C2 C3C1A D c23c12b23b12 直 接 量 取 ： AB、CD、 AD的 值 ， 则lAB AB mllCD CD mllAD AD mlml 作 图 比 例2、 用 作 图 法 设 计 平 面 四 杆 机 构1） 按 照 给 定 的 连 杆 位 置 设 计 四 杆 机 构1） 已 知 连 杆 长 度 及 三 个 位 置 ， 设 计 该 铰 链 四 杆 机 构 。 （ 若 已 知 2个 位 置 ， 无 穷 解 。 ） 2） 按 照 给 定 的 行 程 速 比 系 数 K设 计 四 杆 机 构分 析 ： C1 C2DyqAB 1 B2 Aq AC1=BC ABAC2 BC ABa)已 知 ： 曲 柄 摇 杆 机 构 ， 摇 杆 CD长 度 ， 摆 角 ， K设 计 此 机 构 （ 确 定 曲 柄 和 连 杆 长 ） 设 计 步 骤 DC1 C2y111801 += KK、2、 选 比 例 。 例 如 mmmml 12 =3、 在 适 当 位 置 作 点 D。 然 后 作 DC1和DC2， 使 C1DC2 90 A4、 用 直 线 连 结 C1和 C2。 过 C1作 C1C2的垂 线 ， 过 C2作 与 C1C2成 90 q角 的 另一 直 线 ， 两 直 线 相 交 于 点 A5、 过 C1、 C2及 A 三 点 作 圆 ， 固 定铰 链 A在 此 圆 周 上 ， 可 结 合 其 它 条件 确 定 A的 位 置6、 连 接 并 量 取 AC1和 AC2。 则 ： A OlAB ml(AC2 AC1 )/2 ; lBC ml( AC2AC1 )/2 。 B27、 依 据 所 求 到 的 杆 长 ， 作 出一 个 位 置 的 机 构 运 动 简 图 b)已 知 摆 动 导 杆 机 构 机 架 长度 以 及 K， 设 计 此 机 构 。解 ： y= 11180 += KKy2 CADy 1qC2 w 3） 已 知 偏 置 曲 柄 滑 块 机构 的 行 程 H， 偏 距 e及 K，设 计 此 机 构解 ： 11180 += KKHC1 C2 e90 OBA lAB ml(AC2 AC1 )/2 ; lBC ml( AC2 AC1 )/2 。