四连杆机构

myh第二章平面连杆机构§2-1平面四杆机构的基本形式及其演变2、平面连杆机构是若干个构件用平面低副（转动副、移动副）联接而成，各个构件在相互平行的平面内运动的机构，又称为平面低副机构。1、连杆机构可以根据构件之间的相对运动分为：平面连杆机构，空间连杆机构。我们主要讨论平面连杆机构。一、平面连杆机构的类型及特点3、根据机构中构件数目分为：四杆机构、五杆机构、六杆机构等。3、平面连杆机构的优点：1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。2）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。3）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度。4）可实现远距离传递的操纵机构。4、平面连杆机构的缺点：1）不易于传递高速运动。2）可能产生较大的运动累积误差。3）平面连杆机构的设计较为繁难。机架连架杆连架杆连杆在连架杆中，能绕其轴线回转360°者称为曲柄；仅能绕其轴线往复摆动者称为摇杆。1）曲柄摇杆机构:两连架杆中，一个为曲柄，而另一个为摇杆。2）双曲柄机构两连架杆均为曲柄。3）双摇杆机构两连架杆均为摇杆。4123二、平面四杆机构的基本形式三、平面四杆机构的演变1）取不同构件为机架（机构的倒置）2）转动副转化为移动副1234ACBD3124ABCD123A4BCD123ABCD41234ABCD∞？3)扩大转动副（教材P33自学）§2-2平面四杆机构设计中的共性问题一、平面四杆机构有曲柄的条件BDAC1234abcdB2ACB1DE’F’GFEG’d+a|d-a||b-c|b+c欲使连架杆AB成为曲柄，则必须使AB通过与机架共线的两个位置，即必须满足a+d≤b+c(2-1)|d-a|≥|b-c|(2-2)(1)若d≥a，则可得a+b≤c+d(若bc)a+c≤b+d(若cb)从而可得a≤ba≤ca≤d平面连杆机构有曲柄的条件：1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。（杆长和条件）)bc(bacd)cb(cabdcbad(2)若d≤a则可得cdbdad铰链四杆机构类型的判断条件：1）在满足杆长和的条件下：（1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构；（2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双曲柄机构；（3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该机构为双摇杆机构。图例2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆机构。注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：最长杆的杆长其余三杆长度之和。曲柄滑块机构有曲柄的条件1）a为最短杆2)a+e≤b.C”eabbbABCD∞B’’B’EBB导杆机构有曲柄的条件ACBad1)a为最短杆，a+ed2)d为最短杆，且满足d+ea摆动导杆机构转动导杆机构曲柄摇杆机构BACDBACD急回特性二、平面四杆机构输出件的急回特性摆角θψC1C2DAB1B2B1C2∵:12,∴:t1t2,v1v2极位夹角⌒v2=C1C2/t21=180°+θ,2=180°-θ⌒v1=C1C2/t1＝v2/v1＝（C1C2/t2）/（C1C2/t1）＝t1/t2＝1/2＝（180°+θ）/（180°-θ）输出件空回行程的平均速度—————————————输出件工作行程的平均速度K=θ=180°（K-1）/（K+1）行程速比系数连杆机构输出件具有急回特性的条件1）原动件等角速整周转动；2）输出件具有正、反行程的往复运动；3）极位夹角θ0。BACB1B2C2C1B1C2AC1BB2CθθAB1DCB2=HAB三、平面四杆机构的传动角和死点CDαγδFVCF1F2F1=FcosαF2=Fsinα1、机构压力角:在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下，机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角，通常用α表示。2、传动角：压力角的余角。机构的传动角和压力角作出如下规定：γmin≥[γ]；[γ]=30°～60°；αmax≤[α]。[γ]、[α]分别为许用传动角和许用压力角。VCABCDαγδFF1F2通常用γ表示.vB3ABCF123ααvFvB3ABCF123α=0°γ=90°ABCF231vB3αnαvF3、最小传动角的确定δ=arccos{[b2+c2-d2-a2+2adcos]/2bc}.=0,δmin=arccos{[b2+c2-(d-a)2]/2bc}=180,δmax=arccos{[b2+c2-(d+a)2]/2bc}γmin=[δmin,180-δmax]minF2ABCDγδFVcB’B’’C’’C’δmaxδminabcdγF1min=’=arccos（a+e)/b为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作阻力较小的空回行程中。BACB’B’’C’C’’minB’C’’AC’BB’’C’’’aeb4、机构的死点位置在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下，当机构处于传动角γ=0°（或α=90°）的位置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置。BDACFDABCFαvF1=FcosαF2=Fsinα四、运动的连续性连杆机构的运动连续性：指该机构在运动中能够连续实现给定的各个位置。连杆机构的运动不连续的问题：错位不连续；错序不连续。A(B’)BCC1C2C’1C’C’212DB1B3B2C1C3C2AD一、平面连杆机构的功能及应用1、实现刚体给定位置的设计:机构具有能引导刚体通过一系列给定位置的功能。刚体导引机构。§2-3平面四杆机构的设计2、实现预定运动规律的设计:能精确或近似地实现所要求的输出构件相对输入构件的某种函数关系。又称函数生成机构。3、实现预定轨迹的设计:连杆上某点通过某一预先给定轨迹的功能。又称轨迹生成机构。4、实现综合功能的设计（剪刀连续通过确定位置，刀刃按一定轨迹运动）。二、平面四杆机构的设计方法1）实验法3）解析法2）几何法三、平面四杆机构的设计（几何法）1、根据给定连杆上两铰链中心的位置设计四杆机构。AB1B3B2C1C3C2D2、按给定行程速度变化系数设计四杆机构C1DB1C2B2O90-AAB=(AC2-AC1)/2BC=(AC1+AC2)/2AC1=BC-ABAC2=BC+AB180°（K-1）（K+1）θ=A1γ3）根据给定两连架杆的对应位置设计四杆机构BiCiAiBiCiAiCiBiBiCiAiBiCiAi1、求解两连架杆对应位置设计问题的“刚化反转法”xyAAiDDiBBiCCii1i-iCAyxDB如果把机构的第i个位置AiBiCiDi看成一刚体(即刚化)，并绕点D转过(-i)角度(即反转)，使输出连架杆CiD与C1D重合，称之为“刚化反转法”。B1DB2B3E1E3AADB3E3C1E2112323B1DE1A2、给定两连架杆上三对对应位置的设计问题第二章关键号：3、3、4、33：基本类型、3：演变方法、4：共性问题、3：设计方法。结束设计制作：靳谦忠等机构的倒置曲柄摇杆机构BACDBACD双曲柄机构AECDB双摇杆机构鹤式起重机函数生成机构组合功能机构轨迹生成机构刚体导引机构刚体导引机构搅拌机冲床O90-F2F2ABCDγδFvcF1B’B’’C’’C’δmaxδminabcdγγ