第六讲 平面连杆机构及其设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第四章 平面连杆机构及其设计,郝文思,2009.9,概述,由若干刚性构件用低副联接而成的,机构称为连杆机构,连杆机构又称为低副机构,连杆机构可分为,空间连杆机构,和,平面连杆机构,空间连杆机构,平面连杆机构,第一节,平面连杆机构,的类型及其演化,在平面连杆机构中，结构最简单且应用最广泛的是“平面四杆机构”，其他多构件连杆机构则可以看成是在此基础上依次增加杆组而组成。,重点：,平面四杆机构的基本型式及其演化,。,一、平面四杆机构的基本型式,构件间全由转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构，铰链四杆机构是平面四杆机构的基本型式。,D,1,2,3,4,A,B,C,D,1,2,3,4,A,B,C,连架杆,机架,连杆,连架杆,D,1,2,3,4,A,B,C,连架杆,机架,连杆,连架杆,曲柄,按连架杆的运动形式分,摇杆,能作整周回转的连架杆,仅能在某一角度范围内往复摆动的连架杆,按两构件相对转动形式分,两构件能做整周相对转动,不能做整周相对转动的称为摆动副,摆动副,整转副,3,。双摇杆机构。,根据两连架杆不同的运动形式，铰链四杆机构分为三种基本型式：,1,。曲柄摇杆机构。,2,。双曲柄机构。,1,曲柄摇杆机构,在铰链四杆机构中，若两连架杆中有一个为曲柄，另一个为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。,若取曲柄为原动件，可将曲柄的转动，变成摇杆的往复摆动。,若取往复摆动的摇杆为原动件时，则可将摇杆的往复摆动变为曲柄的整周转动。,转动,摆动,运动转换,在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄，则此机构称为双曲柄机构。,2,双曲柄机构,匀速转动,变速转动,运动转换,铰链四杆机构的两个连架杆都是摇杆，则称为双摇杆机构。,3,双摇杆机构,二、平面四杆机构的演化,选取不同构件为机架（机构倒置）,该曲柄摇杆机构,改,AB,为机架变为,双曲柄机构,BC,为机架变为,曲柄摇杆机构,CD,为机架变为,双摇杆机构,移动副代替转动副（改变构件的相对长度）,1,）含有一个移动副的四杆机构,2,）含有两个移动副的四杆机构,扩大转动副（偏心轮）,三、平面连杆机构的特点,优点,1,）平面连杆机构中构件间以圆柱面或平面相接触而构成低副，即运动副两元素为面接触，易于润滑。当传递载荷一定时，压强较小，摩擦及磨损较轻。运动副元素圆柱面、平面等易加工，能获得较高的加工精度，故,承载能力较大，使用寿命较长,。,2,）平面连杆机构能够实现转动与往复摆动、往复移动等多种运动形式的相互转换，还能在原动件等速连续转动时，使从动件实现等速、变速连续运动或间歇运动等多种运动形式，以,满足生产中不同的运动要求,3,）平面连杆机构中的连杆是一个不直接与机架相联的构件，其上各不同点的轨迹是各种不同形状的曲线（称为连杆曲线），利用各种不同形状的连杆曲线，可以用来,满足现实生产中各种不同的运动轨迹要求,。,缺点,1,）组成平面连杆机构的构件多，设计中待定尺寸参数多。若已知条件较多时，很难做出精确设计结果，一般只是近似地满足要求。所以平面连杆机构,只适用于对运动要求不太严格的场合,2,）连杆机构一般具有较长的运动链，机构的构件多将导致运动副的数目多。所以，各构件的尺寸误差和运动副的间隙将使连杆机构产生较大的累积误差，降低机构的运动精度，同时也会使其,机械效率降低,3,）平面连杆机构中多数构件及构件的重心一般都在作变速运动，机构高速运转时，构件产生的惯性力比较大，一般很难用平衡的方法加以消除。因此平面连杆机构,不宜于在高速下工作,。,第二节 平面四杆机构曲柄存在的条件,图示的铰链四杆机构，杆,1,、,2,、,3,、,4,的长度分别以,a,、,b,、,c,、,d,表示。设杆,1,为曲柄，杆,3,为摇杆，则当曲柄,1,与连杆,2,重叠共线时，摇杆,3,处于左边极限位置,C,1,；当曲柄,1,与连杆,2,拉直共线时，摇杆,3,处于右边极限位置,C,2,。,当杆,1,和杆,2,在拉直共线位置时，铰链四杆机构构成红色三角形,AC,2,D,。根据三角形两边之和大于第三边可得,当杆,1,和杆,2,在重叠共线位置时，铰链四杆机构构成三角形,AC,1,D,。根据三角形两边之差小于第三边可得,任两式相加后可得,铰链四杆机构存在曲柄的条件为：,l,）曲柄为最短杆,2,）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。,铰链四杆机构的判断准则,1,）如果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，则有以下三种情形：,若取与最短杆相邻的杆为机架，则此机构为曲柄摇杆机构，其中最短杆为曲柄，最短杆对面的杆为摇杆；,若取最短杆为机架，则此机构为双曲柄机构；,若取最短杆对面的杆为机架，则此机构为双摇杆机构（第一类）。,2,）如果最短杆与最长杆的长度之和，大于其他两杆长度之和，则不论取哪一杆为机架，均为双摇杆机构（第二类）。,作业：,