【机械基础】第2章平面连杆机构精要.pptx

自用盘编号JJ321001 国防科学技术大学机电工程与自动化学院 二○一四年三月 机械基础 第二章 平面连杆机构 主讲： 梁科山 第2章 平面连杆机构 §2-1 铰链四杆机构的基本型式和特性 §2-2 铰链四杆机构有整转副的条件 §2-3 铰链四杆机构的演化 应用实例： 内燃机、鹤式吊、火车轮、急回冲床、牛头刨床、翻箱机、椭圆仪、机械手爪、开窗、车门、折叠伞、折叠床、牙膏筒拔管机、单车等。 特征：有一作平面运动的构件，称为连杆。 特点： ①采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损 形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度； ②改变杆的相对长度，从动件运动规律不同； ③连杆曲线丰富，可满足不同要求。 定义：由低副（转动、移动）连接组成的平面机构。 §2-1 铰链四杆机构的基本型式和特性 缺点： ①构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。 ②产生动载荷（惯性力），不适合高速。 ③设计复杂，难以实现精确的轨迹。 分类: 平面连杆机构 空间连杆机构 常以构件数命名： 四杆机构、多杆机构。 本章重点内容是介绍四杆机构。 平面四杆机构的基本型式: 基本型式－铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它演变得到的。 名词解释： 曲柄—作整周定轴回转的构件； 三种基本型式： （1）曲柄摇杆机构 特征：曲柄＋摇杆 作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。 如雷达天线。 连杆—作平面运动的构件； 连架杆—与机架相联的构件； 摇杆—作定轴摆动的构件； 周转副—能作360°相对回转的运动副； 摆转副—只能作有限角度摆动的运动副。 曲柄 连杆 摇杆 （2）双曲柄机构 特征：两个曲柄 作用：将等速回转转变为等速或变速回转。 雷达天线俯仰机构 曲柄主动 缝纫机踏板机构 应用实例：如叶片泵、惯性筛等。 旋转式叶片泵 实例：火车轮 特例：平行四边形机构 特征：两连架杆等长且平行， 连杆作平动 摄影平台 天平 播种机料斗机构 反平行四边形机构 --车门开闭机构 平行四边形机构在共线位置出现运动不确定。 采用两组机构错开排列。 （3）双摇杆机构 特征：两个摇杆 应用举例：铸造翻箱机构 特例：等腰梯形机构－汽车转向机构 、风扇摇头机构 1.急回运动 在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。 当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置 摆到C2D。 所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有： 曲柄摇杆机构 3D 此两处曲柄之间的夹角θ 称为极位夹角。 180°＋θ 当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C2D位置摆到C1D，所花时间为t2 ,平均速度为V2 ,那么有： 180°-θ 因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动的时间不一样，平均速度也不等。 显然：t1 t2 V2 V1 摇杆的这种特性称为急回运动。用以下比值表示急回程度 称K为行程速比系数。 且θ越大，K值越大，急回性质越明显。 只要 θ ≠ 0 ， 就有 K1 所以可通过分析机构中是否存在θ以及θ的大小来判断机构是否有急回运动或运动的程度。 设计新机械时，往往先给定K值，于是: 当∠BCD≤90°时， γ＝∠BCD 2.压力角和传动角 压力角： 从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。 设计时要求: γmin≥50° γmin出现的位置： 当∠BCD90°时， γ＝180°- ∠BCD 切向分力: F’= Fcosα 法向分力: F”= Fcosγ γ↑ → F’↑ →对传动有利。 =Fsinγ 称γ为传动角。 此位置一定是：主动件与机架共线两处之一。 可用γ的大小来表示机构传动力性能的好坏, 当∠BCD最小或最大时，都有可能出现γmin 为了保证机构良好的传力性能 由余弦定律有： ∠B1C1D＝arccos[b2+c2-(d-a)2]/2bc ∠B2C2D＝arccos[b2+c2-(d+a)2]/2bc 若∠B1C1D≤90°,则 若∠B2C2D90°, 则 γ1＝∠B1C1D γ2＝180°-∠B2C2D 机构的传动角一般在运动链最终一个从动件上度量。 γmin＝[∠B1C1D, 180°-∠B2C2D]min 3.机构的死点位置 摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有： 此时机构不能运动. 避免措施： 两组机构错开排列，如火车轮机构; 称此位置为： “死点” γ＝0 靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。 γ＝0 γ＝0 钻孔夹具 飞机起落架 也可以利用死点进行工作：飞机起落架、钻夹具等。 平面四杆机构具有整转副→可能存在曲柄。 杆1为曲柄，作整周回转，必有两次与机架共线 l2≤(l4 – l1)+ l3 则由△B’C