機械設(shè)計基礎(chǔ)第4章連桿機構(gòu)

鉸鏈四桿機構(gòu)的組成：構(gòu)件1，3---連架桿構(gòu)件2---連桿構(gòu)件4---機架曲柄：能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿搖桿：只能在一定角度范圍內(nèi)擺動的連架桿連桿：連接兩連架桿，作平面運動1432第4章

平面連桿機構(gòu)4.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.1.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型1.曲柄搖桿機構(gòu)DABCC2B2C1B14312雷達(dá)天線俯仰機構(gòu)縫紉機腳踏板機構(gòu)41232.雙曲柄機構(gòu)慣性篩AEFCDB機車車輪的聯(lián)動機構(gòu)車門開閉機構(gòu)ADCB平臺升降機構(gòu)3.雙搖桿機構(gòu)ADCBB1C1飛機起落架機構(gòu)汽車、拖拉機的轉(zhuǎn)向機構(gòu)ABCD4.1.2鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在條件設(shè)a≤dABCDabcdC2C1B2B1∵b≤(d-a)+c由?B2

C2

D∴a+b≤d+c∵c≤(d-a)+b∴a+c≤d+b由?B1

C1

D∴a+d≤c+b得a≤ba≤ca≤d即a為最短桿若設(shè)d≤a，同理可得

d+a≤c+bd+b≤c+ad+c≤a+b得d≤a，d≤b，d≤c

即d為最短桿鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在條件：1.最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。2.曲柄和機架中必有一桿為短桿。存在曲柄的必要條件（桿長條件）ABCDabcdC2C1B2B1φδγβ當(dāng)四桿長度滿足桿長條件時，

φ、δ可在0~360度內(nèi)變化，

γ、β只能在一定范圍內(nèi)變化。ABCDabcdφδγβABCDabcdφδγβABCDabcdφδγβABCDabcdφδγβ固定最短桿的鄰邊，得曲柄搖桿機構(gòu)固定最短桿，得雙曲柄機構(gòu)固定最短桿對邊，得雙搖桿機構(gòu)當(dāng)四桿長度不滿足桿長條件時，無論固定任何桿件均得雙搖桿機構(gòu)上述推論的應(yīng)用：（1）判斷類型;

（2）設(shè)計桿長。例1.判斷下圖四桿機構(gòu)的類型。a=40d=100c=70b=60解:a+d=40+100=140b+c=60+70=130∴此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。∵a+d＞b+c例：判定習(xí)題4-5（d）四桿機構(gòu)的類型8012011055∵120+55<110+80四桿長度滿足桿長條件，現(xiàn)取最短桿的對邊桿為機架，為雙搖桿機構(gòu)。解:①曲柄搖桿機構(gòu)，曲柄應(yīng)為最短桿，最短桿的鄰邊為機架。

②雙曲柄機構(gòu)，AD應(yīng)為最短桿。

LAB+LBC≤LCD

+LAD

∴

0≤LAB≤50mm

LAB

長度居中，則

LAD+LBC≤LAB

+LCD

∴

LAB≥70mm

例2.已知：機構(gòu)尺寸如圖，AD為機架。試問：①若此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，求LAB取值范圍;②若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，求LAB取值范圍；③若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求LAB取值范圍。

a=xd=60c=90b=100ADBCLAB

長度最長，則

LAD+

LAB≤LBC

+LCD

∴

LAB≤130mm

③雙搖桿機構(gòu)，若滿足桿長條件，應(yīng)取最短桿對邊作機架，顯然題義不符合要求。按最短桿+最長桿＞其余兩桿之和，無論哪個構(gòu)件作機架都為雙搖桿機構(gòu)。

其結(jié)果應(yīng)為

70≤LAB≤130mm

LAB最短，則

LAB+LBC＞LCD

+LAD

∴

LAB＞50mm

LAB居中，則

LAD+LBC＞LCD

+LAB

∴

LAB＜70mm

LAB最長，則LAB+LAD＞LCD

+LBC

∴LAB＞130mm結(jié)果為：

50＜LAB＜70mm

或130＜LAB≤LBC+LCD

+LAD=250mm。

偏置曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)4.1.3鉸鏈四桿機構(gòu)的演化1.曲柄滑塊機構(gòu)2．導(dǎo)桿機構(gòu)、搖塊機構(gòu)和定塊機構(gòu)13AB24C曲柄滑塊機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)13AB24C搖塊機構(gòu)13A24C定塊機構(gòu)B13A24CAB1234C擺動導(dǎo)桿機構(gòu)3．偏心輪機構(gòu)ABCe1324偏心輪機構(gòu)13AB24C4.2.1急回特性4.2鉸鏈四桿機構(gòu)的傳動特性行程速度變化系數(shù)KCDABC1C2B2B1極位夾角工作行程DACBγαFFtFnvc4.2.2壓力角和傳動角從動件C點受力方向與該點的速度方向所夾的銳角稱為壓力角αFt是推動搖桿運動的有效分力，F(xiàn)t=Fcosα壓力角的余角γ稱為傳動角，γ

=

900–α。（γ即連桿與搖桿之間所夾的銳角）

壓力角越小或傳動角越大，機構(gòu)傳力性能越好。應(yīng)限制傳動角的最小值γmin，一般要求γmin≥400γmin出現(xiàn)在曲柄與機架共線的兩個位置之一處C1B1γαFtFnvcFDAC2B2γvcαγFFnFtγmin4.2.3死點位置如搖桿是原動件，搖桿擺到兩極限位置時，為機構(gòu)的死點位置。DACC1C2B2B1BABC慣性輪已知搖桿長度lCD

、擺角ψ、K，設(shè)計滿足條件的曲柄搖桿機構(gòu)4.3.1按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計四桿機構(gòu)EAB1qNPM900-qB2q∵

AC2

=lBC

+

lABAC1

=

lBC

–

lAB∴l(xiāng)AB

=(AC2–AC1)/2∵

EC2

=AC2–AC1=2

lAB∴l(xiāng)AB

=EC2/2以A為中心，EC2/2為半徑作圓，定出B1

、B2點。作圖得E點求C2ψDC14.3鉸鏈四桿機構(gòu)設(shè)計HC1C2e已知滑塊行程H、偏距e

、K，設(shè)計滿足條件的曲柄滑塊機構(gòu)求qAMP900-qNqEB1B2∵

AC2

=lBC

+

lABAC1

=

lBC

–

lAB∴l(xiāng)AB

=(AC2–AC1)/2∵

EC2

=AC2–AC1=2

lAB∴l(xiāng)AB

=EC2/2以A為中心，EC2/2為半徑作圓，定出B1、B2點。作圖得E點ADψ已知機架長度lAD

、K，設(shè)計滿足條件的導(dǎo)桿機構(gòu)C1C2q擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺角ψ=q求按ψ作擺動導(dǎo)桿兩極限位置圖過A點作導(dǎo)桿垂線，定出C1、C2點曲柄長度lAC

=AC1=lAD

sin(q/2)曲柄搖桿機構(gòu)、偏置曲柄滑塊機構(gòu)、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)都存在極位夾角q，有急回特性。4.3.2按給定的連桿位置