平面连杆机构

定义,平面内若干构件用低副联接的机构称为平面连杆机构,第二章 平面连杆机构,(,Planar Linkage,),平面连杆机构,特点 (,Characteristic),：,运动副元素为面接触，压强小，磨损轻，承载能力大，易加工，难以准确实现任意预定的运动规律，设计较复杂,应用：1)用于受力较大的挖掘机，破碎机。,2),用于实现各种不同的运动规律要求,平面连杆机构,3),可以实现给定轨迹要求,a,曲柄(,Crank),：,与机架相联并且作整周转动的构件；,b,连杆(,Coupler,)：,不与机架相联作平面运动的构件；,c,摇杆(,Rocker,)：,与机架相联并且作往复摆动的构件；,d,机架(,Frame,)：,a、c,连架杆(,Side link,)。,2-1,铰链四杆机构,一、曲柄存在条件,铰链四杆机构,将上式相加得 :,a b a c a d,结论：,1.曲柄为最短杆（最短杆邻边作机架）,2.最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆之和,在,AC,1,D,中,b a + c d,b a + d c,在,AC,2,D,中,d + c a + b,a + b c + d,a + d c + b,a + c b +,d,1.,曲柄摇杆机构,Crank-rocker linkage),在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。,一般曲柄主动，将连续转动转换为摇杆的摆动，也可摇杆主动，曲柄从动。,运动特点：,根据连架杆运动形式的不同，可分为三种基本形式,二、铰链四杆机构 的基本型式,曲柄摇杆机构应用实例,曲柄摇杆机构应用实例,缝纫机脚踏板机构,1）,急回特性,为,极位夹角,-在极限位置曲柄与连杆连杆两次共线的夹角,为,摇杆摆角,铰链四杆机构,这个急回特性用,行程速比系数,(,Cofficent,of Travel Speed Ratio),K,描述：,2）压力角与传动角,压力角,从动件受力方向与受力,点绝对速度方向的夹角,P,Psin,-,有害分力,Pcos,-,有效分力,希望,小好，不便度量，用其余角来度量， 称为传动角，,所以大，传力性能好. 是变化的，,min, 40,最小传动角出现在曲柄和机架共线的位置,铰链四杆机构,如果机构运动时出现, = 0或=90,0,，有效分力为零,无论多大的原动力不能推动从动件,3）,死点,铰链四杆机构,两连杆架均为曲柄的四杆机构,应用举例：,火车轮、插床机构,运动特点：从动曲柄变速回转,2.,双曲柄机构,(,Double-crank linkage,),火车轮,双曲柄机构应用实例,插床机构,双曲柄机构应用实例,3,.,双摇杆机构,(,Double-rocker linkage,),双摇杆机构应用实例,港口起重机,选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线,例题:,a),以最短杆邻边为机架,曲柄摇杆机构,；,曲柄存在条件的推论：,）不满足结论2，,最短杆与最长杆之和大于,其它两杆之和,皆为双摇杆机构,）满足结论2，,最短杆与最长杆之和小于或等,于其它两杆之和,则:,b),以最短杆为机架,双曲柄机构,；,c),以最短杆对边为 机架,双摇杆机构,铰链四杆机构,动画演示,例题 1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且,AB,是曲柄，求,AB,的取值范围；,2）如果该机构能成为双曲柄机构，求,AB,的,最小值；,3）如果该机构能成为双摇杆机构，求,AB,的取值范围。,35,D,C,B,A,50,30,(,1),AB,为最短,(2),AD,为最短,或,AB,为最长,AB,既,为最长也为最短,(3)只能考虑不满足杆长和条件下的机构,AB,为最短,35,D,C,B,A,50,30,或,2-2 铰链四杆机构的演化,一、,曲柄滑块机构,广泛用与内燃机、冲床等，将回转运动转变为直线运动或反之。,e=0,时，对心；,e0,时，偏置。,对心没急回特性, 滑块为原动件时有死点,，,二,、曲柄滑块机构的演化（取不同构件为机架或改变杆长）,1.,导杆机构,铰链四杆机构的演化,小型刨床应用实例,对于摆动导杆机构由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向，与从动杆上受力点的速度方向始终一致，所以传动角等于,90,度。,2.曲柄摇块机构,卡车自动卸料机构,铰链四杆机构的演化,3. 定块机构 手动泵,铰链四杆机构的演化,4.,双滑块机构,三、偏心轮机构扩大转动副,铰链四杆机构的演化,例题：,图示导杆机构运动简图中,1,为常数，杆长,BC,为,AB,之半，在图上作图，标出摆杆的摆角,，,并计算出,，,以及行程速比系数,K,的大小。,2、,图示曲柄滑块的机构运动简图，已知：,曲柄为原动件，,1,=60,0,。,（1）,在机构运动简图上标出该位置时滑块的压力角,；,（2）,在机构运动简图上画出机构的两个极限位置；,(3) 在机构运动简图上标出极位夹角,和滑块的行程,H，,写出行程速度变化系数,K,的表达式。,例题,1.,按给定连杆位置设计四杆机构,已知：连杆,BC,长度及三个位置（,B,1,C,1,B,2,C,2,B,3,C,3,）,要求：设计铰链四杆机构,设计步骤：,连接,B,1,B,2,、,B,2,B,3,，,作线,B,1,B,2,、,B,2,B,3,的垂直平分线,b,12,、,b,23,，,交于,A,点；,连接,C,1,C,2,、,C,2,C,3,，,作线,C,1,C,2,、,C,2,C,3,的垂直平分线,c,12,、,c,23,，,交于,D,点；,连接,AB,1,、,C,1,D,。,2-3平面四杆机构的设计,根据不同的运动要求，确定四杆机构的杆长尺寸，有解析法和图解法,二 按给定行程速度变化系数设计四杆机构,AB=(AC2-AC1)/2,BC=(AC1+AC2)/2,AC1=BC-AB,AC2=BC+AB,180（K-1）,（K+1）,=,确定比例尺,C,1,D,B,1,C,2,B,2,A,O,90,-,90,-,平面四杆机构的设计,已知,CD，,，K,