機械原理NO1.11-第八章-平面連桿機構及其設計

第八章平面連桿機構及其設計

Chapter8PlanarLinkageanditsDesign§8-1平面連桿機構的特點連桿（coupler)：不直接與機架相聯(lián)的中間構件。平面連桿機構的特點：4）不適合高速場合；2）構件運動形式和運動規(guī)律具有多樣性；3）連桿曲線具有多樣性；5）運動精度不高；6）設計計算復雜。1）傳力大，易加工；連桿機構（linkage）：具有連桿的機構?！?-2平面四桿機構的類型和應用

TypeandApplicationofPlanarFour-barLinkages一、平面四桿機構的基本型式

基本型式：鉸鏈四桿機構機架（frame)

連架桿：曲柄（crank)

搖桿（rocker)

連桿（coupler)

轉(zhuǎn)動副(revolutepair)：

周轉(zhuǎn)副：兩構件能做整周相對轉(zhuǎn)動

擺轉(zhuǎn)副：兩構件不能做整周相對轉(zhuǎn)動1。曲柄搖桿機構(crank-rockermechanism)

2。雙曲柄機構(doublecrankmechanism)

平行四邊形機構反平行四邊形機構3。雙搖桿機構(doublerockermechanism)二、平面四桿機構的演化型式1。改變構件的形狀和相對尺寸2.改變運動副的尺寸3。選用不同的構件為機架ABC為回轉(zhuǎn)導桿機構ABC為擺動導桿機構4。運動副元素的逆換

a)構件2包容3b)構件3包容2§8-3平面四桿機構的工作特性

WorkingCharacteristicsofPlanarFour-barLinkages若AB為曲柄，A必為周轉(zhuǎn)副，要滿足的條件：

1）假設a

d:AB能占據(jù)AB’:a+db+c(1)AB能占據(jù)

AB”:b(d-a)+cc(d-a)+ba+bd+c(2)a+cd+b(3)(1)+(2)得ac(1)+(3)得ab(4)

又假設ad由1）、2）可得A為周轉(zhuǎn)副的條件：一、平面四桿機構有曲柄的條件（2）當四桿機構ABCD不滿足桿長條件時，如何？四桿機構有曲柄的條件：1）各桿長滿足桿長條件；2）最短桿為連架桿或機架。思考下面的問題：(1)當四桿機構ABCD滿足桿長條件時，且AB為最短桿，則A、B、C、D四個轉(zhuǎn)動副的性質(zhì)？當最短桿為連架桿時，見圖a)、b)，為何種機構？當最短桿為機架時，見圖c)，為何種機構？當最短桿為連桿時，見圖d)，為何種機構？a)b)c)d)二、急回運動和行程速比系數(shù)

Quick-returnmotionandadvance-toreturn-timeratio原動件曲柄AB等速回轉(zhuǎn)時，當AB位于AB1時，從動件CD位于左極限位置C1D；當AB位于AB2時，從動件CD位于右極限位置CD2。AB1與AB2（或延長線）所夾的銳角叫極位夾角(crankanglebetweenextremepositions)。當AB從AB1轉(zhuǎn)到AB2時轉(zhuǎn)過

1角，CD由C1D轉(zhuǎn)到C2D時轉(zhuǎn)過

，所用時間為t1,當AB從AB2轉(zhuǎn)到AB1的時轉(zhuǎn)過

2角，CD由C2D轉(zhuǎn)到C1D時轉(zhuǎn)過

，所用時間為t2,因

1>

2,t1>t2v2>v1,具有急回運動。行程速比系數(shù):下列機構是否有急回運動：三、四桿機構的傳動角和死點

Transmissionangleanddeadpointoffour-barlinkages1。壓力角和傳動角(pressureangleand

Transmissionangle)原動件AB經(jīng)連桿BC傳給從動件CD的力（不考慮摩擦和慣性力）P:Pt=Pcos

=Psin(有效分力）

Pn=Psin(正壓力）機構的壓力角：

在不計摩擦時，從動件的受力方向與受力點的速度方向所夾的銳角。機構的傳動角：壓力角的余角。

=90-在機構運動過程中，、是變化的，設計時

min[]2.死點（deadpoint）當機構的主動件通過連桿作用于從動件上的力P恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，而不能使從動件轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)頂死現(xiàn)象。機構的這種位置稱謂死點。機構必須克服死點才能正常運轉(zhuǎn)?？朔傈c可借助構件慣性或采取相同機構錯位排列的方法。工程上也常利用死點來工作。四、四桿機構運動的連續(xù)性運動的連續(xù)性：當主動件連續(xù)運動時，從動件也能連續(xù)地占據(jù)預定的各個位置，稱為機構具有運動的連續(xù)性。

3、3‘為可行域；

3

、3‘為不可行域。錯位不連續(xù)：

錯序不連續(xù)：設計連桿機構時，要檢查其運動的連續(xù)性。主要內(nèi)容1．

連桿機構：具有連桿的低副機構。連桿：不直接與機架相聯(lián)的中間構件。2．

平面四桿機構的基本型式：鉸鏈四桿機構，它包含：曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構3．

平面四桿機構的演化方法：（1）

改變構件的形狀和相對尺寸；（2）

改變運動副的尺寸；（3）

選不同的構件為機架；（4）

運動副元素的逆換。4．

平面四桿機構有曲柄的條件：（1）

各桿長滿足桿長條件：最短桿與最長桿的長度之和應小于或等于其余兩桿長度之和；（2）

最短桿為連架桿或機架。5.急回運動（1）急回運動：當連機構的主動件為等速回轉(zhuǎn)時，從動件空回行程的平均速度v2大于從動件工作行程的平均速度v1，這種運動性質(zhì)稱謂急回運動。急回運動的程度用行程速比系數(shù)K來衡量。（2）

行程速比系數(shù)：是從動件空回行程的平均速度v2與從動件工作行程的平均速度v1的比值。

(3)

極位夾角：當機構從動件處于兩極限位置時，主動件曲柄在相應兩位置所夾的角。

(4)

判斷機構是否有急回運動：

根據(jù)機構是否有極位夾角，若極位夾角不等于零，表明機構有急回運動，且極位夾角愈大，機構的急回運動愈顯著。6.

機構的傳動角與死點：（1）

壓力角：在不計摩擦時，主動件通過連桿作用于從動件上的力P的作用線與其作用點速度方向所夾的銳角，稱謂機構在此位置的壓力角。（2）

傳動角：機構壓力角的余角，稱謂機構在此位置的傳動角。傳動角常用來衡量機構的傳動性能：機構傳動角愈大，壓力角愈小，力P的有效分力Pt愈大，機構的傳動效率愈高。多數(shù)機構運動中傳動角是變化的，為了使機構傳動質(zhì)量良好，一般規(guī)定機構的最小傳動角（3）當機構以曲柄為主動件時，機構的最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機架共線的兩位置之一。（4）死點：當機構的主動件通過連桿作用于從動件上的力P恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，而不能使從動件轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)頂死現(xiàn)象。機構的這種位置稱謂死點。機構必須克服死點才能正常運轉(zhuǎn)?？朔傈c可借助構件慣性或采取相同機構錯位排列的方法。工程上也常利用死點來工作。思考題

8-1

曲柄搖桿機構存在的條件是什么?雙曲柄機構存在的條件是什么?雙搖桿機構存在的條件是什么?8-2

在什么條件下，曲柄滑塊機構具有急回特性？

8-3

在四桿機構中，能實現(xiàn)急回特性的機構有哪幾種？

8-4

在曲柄搖桿機構中，以曲柄為主動件時，一定具有急回特性嗎？

8-5

何謂機構的傳動角？它與壓力角的關系？傳動角大小對四桿機構的工作有什么影響？

8-6

在曲柄搖桿機構中，以曲柄為主動件時，最小傳動角將出現(xiàn)在何位置？

8-7

鉸鏈四桿機構在死點位置時，驅(qū)動力任意增加也不能使機構產(chǎn)生運動，這與機構的自鎖現(xiàn)象是否相同？為什么？

8-8

雙搖桿機構會不會出現(xiàn)死點位置？雙曲柄機構會不會出現(xiàn)死點位置？

8-9.試分析左下圖導桿