机械设计基础项目五 平面连杆机构.ppt

情景一 认识平面四杆机构 具有4个构建（含机架）的低副机构称为四杆机构，多于4个构件的低副机构统称为多杆机构。 连杆机构的缺点是：低副中存在间隙，会引起运动误差，而且它的设计比较复杂，不易精确地实现较复杂的运动规律。 一、铰链四杆机构的基本形式及演化 当平面四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构。如图5-1所示的铰链四杆机构中，杆4是固定不动的，称为机架。与机架相连的杆1和杆3称为连架杆，不与机架直接相连的杆2，称为连杆。如果杆1（或杆3）能绕铰链A（或铰链D）作整周的连续旋转，则此杆称为曲柄。如果不能作整周的连续旋转，而只能来回摇摆一个角度，则此杆称为摇杆。 图5-1 铰链四杆机构 铰链四杆机构中，根据运动形式的不同，连杆可分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构3种基本类型。 1、曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中的两连架杆，如果一个为曲轴，另一个为摇杆，那么该机构就称为曲柄摇杆机构。 2、双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄，则此四杆机构称为双曲柄机构。 3、双摇杆机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆，则此四杆机构称为双摇杆机构。在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为摇杆时，则该机构称为双摇杆机构。 4、铰链四杆机构的特点 铰链四杆机构具有如下特点： 1）铰链四杆机构是低副机构，构件间的相对运动部分为面接触，故单位面积上的压力较小。并且低副的构造便于润滑，摩擦磨损较小，寿命长，适于传递较大的动力。如动力机械、锻压机械等都可采用。 2）两构件的接触面为简单几何形状，便于制造，能获得较高精度。 3）构件间的相互接触是依靠运动副元素的几何形状来保证的，无需另外采取措施。 4）运动副中存在间隙，难以实现从动件精确的运动规律。 二、铰链四杆机构曲柄存在的条件 在铰链四杆机构中，要使连杆架为曲柄，它必须是四杆中最短的最短杆，且最短杆与最长杆长度之和应小于其余两杆长度之和，考虑到更一般的情形，可将铰链四杆机构曲柄存在条件概括为： 1）连架杆与机架中必有一个最短杆。 2）最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和。 三、四杆机构的演化 除了铰链四杆机构的上述3种形式外，人们还广泛采用其他形式的平面四杆机构。分析、研究这些平面四杆机构的运动特性可以发现：这些平面四杆机构是由铰链四杆机构通过一定途径演化而来的。 1、曲柄滑块机构 2、定块机构 3、摇块机构 4、导杆机构 情景二 平面连杆机构的基本特性 一、急回特性 如图5-23所示，摇杆CD处此两极限位置时曲柄所在直线之间的锐角θ 称为极位夹角，机构中输出件在两极限位置间的移动距离或摆动角度φ 称为行程。 图5-23曲柄摇杆机构的急回特性 当曲柄以等速顺时针从AB1 转到AB2 时，转过角度φ1 =180°+θ，摇杆C1D摆至C2D ，摆过工作行程φ 角，所需时间为t1 ，C点的平均速度为： 当曲柄继续转过φ2 =180°-θ 时，摇杆由C2D摆回到C1D ，摆过的空载行程仍为φ 角，所需时间为t2 ，C点的平均速度为： 输入件曲柄作等速转动时，作往复摆动的输出件摇杆在空载行程中的平均速度大于工作行程中的平均速度，这一性质称为连杆机构的急回特性。通常用行程速度变化系数K来表示这种特性。 二、压力角与传动角 如图5-24所示，将F分解可得推动摇杆的有效分力F1=Fcosα ，只能产生摩擦阻力的有害分力F1=Fsinα 。其中，α称为压力角，它是不计摩擦力、惯性力和重力时从动件上C点所受作用力的方向与其线速度方向所夹的锐角。 γ是压力角的余角，称为传动角。