6连杆机构

《机械原理》第六章平面连杆机构及其设计——连杆机构的类型及应用ABCD1234一、连杆机构及其运动特点其特点是:原动件1的运动要经过一个不直接与机架相联的中间构件2才能传动从动件3。连杆机构：由若干构件通过低副连接组成的平面机构。——又称低副机构ABC1234优点：①连杆机构为低副机构，运动副为面接触，承载能力大；②运动副元素的几何形状简单，便于加工；③在原动件运动规律不变情况下，通过改变各构件的相对长度可以使从动件得到不同的运动规律；④连杆曲线可以满足不同运动轨迹的设计要求；⑤可以实现远距离传动等。ABCD1234ABCD1234缺点：①由于运动积累误差较大，因而影响传动精度；②由于惯性力不好平衡而不适于高速传动；③设计方法比较复杂。由四个构件组成的平面连杆机构——四杆机构本章重点：四杆机构的基本类型、特性及常用设计方法。平面四杆机构铰链四杆机构含移动副的四杆机构全部用转动副组成的平面四杆机构。铰链四杆机构的演化机构。机架连架杆连杆曲柄：整周回转摇杆：仅在某一角度内往复摆动二、平面四杆机构的基本形式ABCD1234ABC1234平面四杆机构铰链四杆机构含移动副的四杆机构全部用转动副组成的平面四杆机构。铰链四杆机构的演化机构。二、平面四杆机构的基本形式摆转副周转副ACDB转动副ABCD1234以转动副相连的两构件能作整周相对转动的转动副。如A、B。以转动副相连的两构件不能作整周相对转动的转动副。如C、D。二、平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构的分类：根据连架杆曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构1、曲柄摇杆机构两个连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆。一般曲柄主动，将连续转动转换为摆动，也可摇杆主动，曲柄从动。ABCD1234二、平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构的分类：根据连架杆曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构2、双曲柄机构两个连架杆均为曲柄一般主动曲柄等速转动，从动曲柄变速转动。惯性筛二、平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构的分类：根据连架杆曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构2、双曲柄机构两个连架杆均为曲柄特殊双曲柄机构：平行四边形机构——特点是对边平行且相等ABCD1234二、平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构的分类：根据连架杆曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构2、双曲柄机构两个连架杆均为曲柄特殊双曲柄机构：平行四边形机构ABCD1234二、平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构的分类：根据连架杆曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构2、双曲柄机构两个连架杆均为曲柄特殊双曲柄机构：反平行四边形机构特点：两相对等长而不平行的双曲柄机构。短边为机架，两曲柄转向相同长边为机架，两曲柄转向相反二、平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构的分类：根据连架杆曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构3、双摇杆机构两个连架杆均为摇杆鹤式起重机二、平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构的分类：根据连架杆曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构3、双摇杆机构两个连架杆均为摇杆特殊双摇杆机构：等腰梯形机构特点：两连架杆长度相等ADBC二、平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构的分类：根据连架杆曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构3、双摇杆机构两个连架杆均为摇杆特殊双摇杆机构：等腰梯形机构特点：两摇杆长度相等汽车转弯时，两前轮轴线的交点应始终落在后轴线上，即：两前轮的转角是不等的。小结连杆机构及其特点1、曲柄摇杆机构2、双曲柄机构3、双摇杆机构平面四杆机构的基本型式——铰链四杆机构特点:原动件的运动要经过一个不直接与机架相联的中间构件才能传动从动件。平行四边形机构反平行四边形机构——等腰梯形机构《机械原理》第六章平面连杆机构及其设计——四杆机构的演化1.改变构件的形状和运动尺寸ABCDABCABC1.改变构件的形状和运动尺寸对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构2.取不同的构件为机架低副运动可逆性---以低副相连接的两构件间的相对运动关系，不因机架的不同而改变。2.取不同的构件为机架曲柄滑块机构的演化——变更机架曲柄滑块机构转动导杆机构摆动导杆机构2.取不同的构件为机架曲柄滑块机构的演化——变更机架曲柄滑块机构摇块机构定块机构通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法----机构的倒置2.取不同的构件为机架双滑块机构的演化滑块联轴器椭圆仪3、改变运动副尺寸偏心轮机构当曲柄长很短，曲柄销需承受较大冲击而工作行程小时，偏心轮机构能增大轴颈尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，广泛用于传力较大的剪床、冲床等机械中。ABC4、改变运动副元素的包容关系小结四杆机构的演化1、改变构件的形状和运动尺寸2、更换不同的构件成为新机架3、改变运动副的尺寸4、改变运动副元素的包容关系《机械原理》第六章平面连杆机构及其设计——铰链四杆机构有曲柄的条件曲柄是能做整周转动的连架杆。如图所示铰链四杆机构，要使AB成为曲柄，则AB杆应能占据在整周回转中的任何位置：ABCDabcd铰链四杆机构有曲柄的条件（da)ABCDB1C1AC2B2AC1D中：a＋bc＋d（1）AC2D中：b－a＋cdb－a＋dca＋db＋c（2）a＋cd＋b（3）ab，ac，ad曲柄－a连杆－b连架杆－c机架－d杆长条件最短杆是连架杆最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和铰链四杆机构有曲柄的条件C1B1D中：d＋ab＋c（1）DC2B2中：d＋ba＋c（2）d＋ca＋b（3）da，db，dc最短杆是机架满足杆长条件铰链四杆机构有曲柄的条件cdab（da)曲柄存在条件：最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆长度之和——杆长条件最短杆必须作为连架杆或机架ABCDabcdabcd铰链四杆机构有曲柄的条件1、选取最短杆两邻边为机架，得两不同的曲柄摇杆机构。2、选取最短杆为机架，得双曲柄机构。3、若选最短杆对面杆为机架，则为双摇杆机构。★当满足杆长条件时：机构无曲柄，为双摇杆机构。★当不满足杆长条件时：铰链四杆机构有曲柄的条件BCDA平行四边形机构无论取哪个构架为机架均为双曲柄机构DABC等腰梯形机构无论取哪个构架为机架均为双摇杆机构铰链四杆机构有曲柄的条件求曲柄滑块机构有曲柄的条件？当机构运动到AB1C1位置时,在RtDC1B1中：a＋eb（1）a–eb（2）当机构运动到AB2C2位置时在RtDC2B2中：直角三角形中斜边大于直角边偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件是a＋eb对心曲柄滑块机构有曲柄条件？abb小结铰链四杆机构有曲柄存在条件：最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆长度之和——杆长条件最短杆必须作为连架杆或机架对于一个满足杆长条件的铰链四杆机构，是否有曲柄存在取决于机架的选取：1、选取最短杆邻边为机架，得两不同的曲柄摇杆机构。2、选取最短杆为机架，得双曲柄机构。3、选最短杆对边为机架，则为双摇杆机构。不满足杆长条件的铰链四杆机构，只能是双摇杆机构《机械原理》第六章平面连杆机构及其设计——急回运动及运动连续性极位:在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于左右两个极限位置。极位夹角:此两处曲柄之间的夹角θ。ABCDB1C1AC2B2θψ摇杆的摆角为ψ。急回运动及行程速比系数当曲柄以ω逆时针转过180°+θ(AB1→AB2)，摇杆从C1D摆到C2D。所花时间为t1,平均速度为V1,那么有：ABCDB1C1AC2B2180°＋θψ急回运动及行程速比系数θ当曲柄以ω逆时针转过180°-θ(AB2→AB1)，摇杆从C2D摆到C1D。所花时间为t2,平均速度为V2,那么有：ABCDB1C1AC2B2显然：t1t2V2V1摇杆的这种特性称为急回运动。180°-θψ急回运动及行程速比系数θ且θ越大，K值越大，急回性质越明显。只要θ≠0，就有K1设计新机械时，往往先给定K值，于是:用行程速比系数K描述急回程度急回运动及行程速比系数问：如何判断一个机构是否有急回特性？从动件是否有极限位置；对应主动件位置是否存在极位夹角=偏置曲柄滑块机构θ≠0，有急回运动对心曲柄滑块机构θ=0，无急回运动θωω急回运动及行程速比系数如果给定工作行程，如何判断曲柄转向？急回运动及行程速比系数双曲柄机构无急回运动连杆机构的运动连续性是指连杆机构在运动过程中，能否连续实现给定的各个位置。错序不连续错位不连续B1C1B3C3B2C2A运动连续性rmax=a+b、rmin=b–a圆环限定摇杆的极限位置，而摇rmaxrminabC1C2C'Cδ2δ1ψ2ψ1杆上的C点只能在以D为圆心，DC为半径的圆周上运动，则摇杆的可行域为ψ1或ψ2区间，非可行域为δ1、δ2区间。rmaxrminabC1C2C'Cδ2δ1ψ2ψ1C3在设计连杆机构时，不能要求从动件在两个不连通的可行域内连续运动，如要求从动件从DC位置连续运动到DC3位置是不可能的，这种不连续即为错位不连续。小结急回运动及行程速比系数从动件的工作行程和空回行程的速度不一样的特性为急回特性。极位夹角θ→行程速比系数K=（180º+θ）/（180º-θ）运动连续性错序不连续错位不连续判断一个机构是否存在急回特性的方法是否有极位是否有极位夹角《机械原理》第六章平面连杆机构及其设计——传动角和死点位置αFγ(F’)F”压力角：从动件上所受力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。ABCD切向分力:F’=Fcos法向分力:F”=Fcosγγ↑→F’↑→对传动有利。=Fsinγ称γ为传动角,＝90°－。可用γ的大小来表示机构传动力性能的好坏。当机构在运动过程中，传动角是变化的。压力角和传动角vαγABCD当机构在运动过程中，传动角是变化的。为保证机构具有良好的传力性能，设计时：min40°(一般机械)min50°(大功率机械)压力角和传动角δABCD最小传动角出现的位置：压力角和传动角φ在ABD和BCD中时，δ呈现最大最小值；当、当δ是锐角，δ=γ当δ是钝角，γ=180º-δ◆当∠BCD≤90°时，γ＝∠BCD◆当∠BCD＞90°时，γ＝180°-∠BCD◆当主动曲柄与机架共线的位置，都有可能出现γminγmin出现的位置：压力角和传动角δδα注意：在确定压力角和传动角时不考虑摩擦；机构的传动角一般在运动链最后一个从动件上分析。传动角大小与各杆长有关。FFvv压力角和传动角注意：活用压力角和传动角互余的关系:+=90º分析图示曲柄滑块机构的最小传动角？B1C1max曲柄滑块机构：当主动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置。分析：要找最小传动角，先找最大压力角min压力角和传动角v摆动导杆机构：由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向，与从动杆上受力点的速度方向始终一致，所以传动角始终等于90度。分析导杆机构的最小传动角？压力角和传动角vF=0ºγ=90ºF摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有：γ＝0γ＝0Fγ＝0如何消除死点的不良影响？ABCDBC“死点”1、对从动曲柄加外力；2、安装飞轮，加大从动件的惯性力，借惯性作用冲过死点，如内燃机、缝纫机等；3、两组机构错开排列，如火车轮机构。死点位置BCBCDABC死点位置BCDAB1C1死点位置AD飞机起落架C也可以利用死点进行工作：如飞机起落架、钻夹具等。BCBγ=0死点位置摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，出现死点死点与极位的关系?ABCD曲柄为主动件，当连杆与曲柄两次共线时，摇杆处于左右极限位置对机构而言，死点与极位是同一位置，只是原动件不同。死点位置θ曲柄滑块机构，当曲柄为原动件时出现极位，当滑块为原动件时，存在死点位置。死点位置小结压力角和传动角压力角α:从动件力的方向与力的作用点的绝对速度方向之间所夹锐角。传动角γ：压力角的余角。死点位置注意：在确定压力角和传动角时不考虑摩擦；机构的传动角一般在运动链最后一个从动件上分析。《机械原理》第六章平面连杆机构及其设计——平面四杆机构的设计（1）连杆机构设计需确定的内容机构选型－根据给定的运动要求选择机构的类型；尺度综合－确定各构件的尺度参数(长度尺寸)。同时要满足其他辅助条件：b)动力条件（如γmin）;c