资源描述
- 1 - 连杆机构 连杆存在于车库门装置，汽车擦装置，齿轮移动装置中。它是一给予很少关注的机械工程学的组成部分。 联杆是具有两个或更多运动副元件的刚性机构，用它的连接是为了传递力或运动 。在每个机器中， 在运动期间，联杆或者占据一相对于地面的固定位置或者作为一个整体来承载机床 。这些连杆是机器主体被称为固定连杆。 基于由循环的或滑动的分界面的元件连接的布局被称作连接 。 这类旋转的和菱形的连接机构被称作低副 。 高副基于接触点或弯曲分界面的 。低 副的例子包括铰链循环的轴承和滑道以及万向接头 。高 副的例子包括通信区主站和齿轮 。 动力分析得到， 根据机件几何学有利条件研究是一特别的机构 ,它是识别输入角速度和角加速度等等的运动 。 运动合成作用是处理机构设计到完成完成要求的任务。 这里 , 两者的选择类型和新的机制尺寸可能是运动学的综合部份。 平面的、空间性的和球面运动机构 平面的机构是其中全部的点描述平面曲线是间隔和全部平面是共面的 ， 大多数连杆和机构被设计成这样，例如刨床体系。主要的理由是这个平面的体系对工程师来说更方便。计算机综合法对工程师来说空间性的装置会有更多的麻烦。平面低副机构被称作二维的连接装置。平面的连接仅仅包括旋转的和一对等截面的使用。 空间 机构没有对相对运动的点的限制。平 面的和球面运动机构是亚垫铁等锻工工具的空间机构。空间机构的连接不是被认为这时候被记录。球面运动机构有一接触点接通各个连杆，它是不动的并且平稳点在所有当中联杆场中工作。在所有机件当中，运动是同心并且由他们的盲区接通球面表现出来，它是集中于普遍的定位。 空间机构的连接认为不是这时候被记录。 可动性 连杆在运动中所表现的自由度数是一个很重要的问题。为了使装置被送到指定位置应控制独立的活动自由度 。它可能是由杆的数量和连接方式决定的。一自由连杆通常有 3个自由度 (x , y, )。由于 自由度数的限制在 常把一个杆固定。自由度数 =3(连接二连杆的机构有两个自由度约束的增加。有两个约束的二连杆连接，其中一个自由度是来约束这个系统的。有一个约束的连杆机构的自由度是 两个约束的连杆机构的自由度是 个系统的自由度数可表示为 m = 3 (- 2 j 1 - j 2 以下为可动的连杆机构装置的示例 - 2 - 0是这个体系中可动的机构。系统中仅仅由一连杆的位置固定可以将可动 1安装在固定位置。系统中需要一个可动的 2与两个连杆来确定连接位置。 这是个一般的规则，但也存在例外，它可以作为一个可动性连杆布局的很有用的参考。 格朗定律 当设计一连接连杆时，在连续地旋转连杆处，例如由一马达输入时，连线可以自由地旋转完全运行驱动是很重要的。如果连杆锁在任一点则方案不会工作。四杆联动机构和 。 格朗 的定律如下 ： b(短的链环 )+c(长的链环 )a+d 四个典型的四连杆机构 注意：如果非之上情况则只有连杆滑块机构可行。 四连杆机构的优点 - 3 - 四连杆机构按比例增大了施加在主动杆上的输入扭矩。可以证明其正比例系数是 )其中 是 c、 d 两杆之间的角度。反比例于 )。其中 是 b、 些角度不恒定，因此很明显，机构的优点是规律性的变幻 。 如下图显示当角度 =0 o 或则 =180 o 时接近于无限增矩机构。这些位置是极限位置， 这些位置使四连杆机构可以用于夹具机构。 角 被叫做“传输角度” 。当 传输角度的 趋于无限小时，机构的增距接近于 0。在这样的情况下连杆容易因为很小的摩擦而产生自锁。 一般来说，当使用四连杆机构时，避免采用低于 400 到 500 的传输角度。 弗洛伊德方程 这些方程提供了确定内外连杆位置及连杆长度的简单代数学方法。 假设 四连杆机构如下所示： 四连杆的位置矢量如下： l 1 + l 2 + l 3 + l 4 = 0 水平位移方程： l 1 1 + l 2 2 + l 3 3 + l 4 4 = 0 垂直位移方程： l 1 1 + l 2 2 + l 3 3 + l 4 4 = 0 假设 1 = 1800 1 = 0 = l 1 + l 2 + l 3 + l 4 4 = 0 l 2 2 + l 3 3 + l 4 4 = 0 - 4 - 方程两边同时消去 l 3： l 32 3 = (l 1 - l 2 2 - l 4 4 ) 2 l 32 3 = ( - l 2 2 - l 4 4) 2 由以上两式可得如下关系 2 - 4 ) = 2 4 + 2 4 ) 1 结果如下所示 弗洛伊德方程得出这样的参数关系结论 K 1 2 + K2 4 + K 3 = 2 - 4 ) l 1 / l 2 ( l 32 - l 12 - l 22 - l 2 4 ) / 2 l 2 l 4 这个方程符合四连杆机构的有限元分析。如果外连杆机构中的三个参量已知，那么可以由公式得出其他连杆的位置与长度参数。 连杆的速度矢量 杆上一点的速度必须与杆的轴向垂直否则连杆的长度将产生变化。在 B 下的连杆速度为 向垂直于 ，速度矢量图如 下： 考虑到下面四连杆机构的实例，速度矢量图表示如下： 1） A 和 D 相连并固定，相对加速度 =0， A 和 D 位于同一点 2） B 点相对 A 点加速是 直于 。 3） C 点相对 D 点速度通过 D 点 垂直于 。 4） P 店读速度由速度矢量图和比例 bp/ C 获得。 速度矢量简图如下所示： - 5 - 连杆上滑块的速度 认为 B 滑块绕着 A 在连杆上滑动，滑块瞬间位移到 B点。 B点的速度为 A = 垂直于线的方向。其链接滑块和速度矢量图如下所示： 连杆的加速矢量 杆上一点相对另一点的加速矢量由两部分组成： 1）向心加速度由其角速度和连杆长度决定为 ）角加速度由连杆角加速度度决定 以下图表显示如何到构造一矢量图表 下图显示如何构造单连杆机构的加速矢量 向心加速度 = 向指向圆心，角加速度为 bb = . 向垂直于杆。 - 6 - 下图显示如何构造四连杆机构的加速矢量画法 1） . A 和 D 相连并固定，相对加速度 =0(a,d 同 ) 2） . B 点相对 A 点加速在上面的杆上画出 3） . B 点相对 C 点向心加速度为： B = v 2向指向 B。 4） . B 点相对 C 点角加速度未知但是方向已知 5） . C 点相对 D 点向心加速度为： D = v 2 与 d( 向相同。 6） . C 点相对 D 点角加速度未知但是方向已知 7） . 通过线 c 2 的交叉点找出 c P 点的速度由比例 bp/bc=bp/得， 且其绝对加速度为 P = 下面的图表显示其构造方式和转杆上滑块的加速矢量图。 两个滑块之间呈 。连杆上点的速度与 B 点变化一致，变化范围为 a b 1 到 ( + (r += a b 2 度的变化分为沿杆方向的 r d 及沿其切线方向的 r - 7 - 滑块上 B 点的速度与连杆上相关点 的变化有关 v = a b 3 to v + a b 4. 沿着 v d 方向速度的变化 = 在速度切线方向总变化 = r d 加速度 = r d / a - 2 r 速度在正切方向总变化 = v r 正切加速 = v dr/ r d / = v + v + r = r + 2 v 加速矢量图表显示如下： 注 : 其中 2 v 代表块的正切加速度。每当链接滑通过一个旋转的块，相对一致点沿着一旋转链环一块滑动。 - 8 - a of is . A is as a or it to of or In at a to or as a it is of is An on by or is a of on or of of a is on as is of a to a as as of be of is in is of of as is to to of no on of of on on is of is at of of in be by on a - 9 - is on on n is a is as of of of a is of be in to to a It is to of of . A of x , y, ). is so of of of a n 3 ( a on of a of to j 1 of of j 2. of a is as m = 3 (- 2 j 1 - j 2 A a is a A a be in my A a to be to is in it a as of an of . s a is by a it is if at s a s is as - 10 - a of be of if is to be to of a s of be to if is . b ( + c( a + d of a If be he of a is of by to at It be is ) c) d), is to ) b) c) . so it is is an = 0 o 80 o a to as to be a - 11 - is As of In is to up of to it is to 50 00. In if d) is is in a no is a s a of of an of as of as l 1 + l 2 + l 3 + l 4 = 0 l 1 1 + l 2 2 + l 3 3 + l 4 4 = 0 l 1 1 + l 2 2 + l 3 3 + l 4 4 = 0 1 = 1800 1 = 0 = - 12 - - l 1 + l 2 + l 3 + l 4 4 = 0 . l 2 2 + l 3 3 + l 4 4 = 0 l 3 to HS l 32 3 = (l 1 - l 2 2 - l 4 4 ) 2 l 32 3 = ( - l 2 2 - l 4 4) 2 2 - 4 ) = 2 4 + 2 4 ) 1 s K 1 2 + K2 4 + K 3 = 2 - 4 ) l 1 / l 2 ( l 32 - l 12 - l 22 - l 2 4 ) / 2 l 2 l 4 of a 4 If of to of at be to . he of on a be to of be a in of On a of is . - 13 - is up as = 0 a d at to a is is to as is B b is D d is by bp/ C is as . of a on a . is on = to = v. is he of a on a to 1) to of - 14 - 2) to of . to to a on a = of bb = . AB in a to to an a to 0 ( a,d as = v 2CB is ( is is = v 2CD is d( is is of c1 c 2 c of of p is by bp/ C = - 15 - to a on a is in at an he of on a b 1 + (r += a b 2 in a r d a r on to on v = a b 3 to v + a b 4. in dv v d in in r d r d / a - 2 r in in v r - 16 - v dr/ r d / = v + v + r = r + 2 v is v of to on is a a a a
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