4-5平面四杆机构的运动设计

第五节平面四杆机构的运动设计平面四杆机构的运动设计是指根据给定的运动条件，确定机构中各个构件的尺寸。设计的类型：按照给定的运动规律－位置设计按照给定的运动轨迹－轨迹设计设计的方法：解析法；实验法；图解法图解法是通过几何作图来设计四杆机构的。首先根据设计要求找出机构运动的几何尺寸之间的关系，然后按比例作图并确定出机构的运动尺寸。这种方法比较直观，但由于作图过程会有一定的误差，因此精度不高。解析法首要建立方程式，然后根据已知的参数对方程式求解。其设计的结果比较精确，能够解决复杂的设计问题，但计算过程比较繁琐，适宜采用计算机辅助设计。•实验法是利用连杆曲线的图谱来设计四杆机构。根据给定的运动轨迹从图谱中选择形状相近的连杆曲线，便可直接查出机构中的各个尺寸参数，并由此没计出四杆机构。这种方法比较简便，但精度较低。•由于在一般的机械设备中，常常遇到的设计类型是位置设计，因此，本书只介绍按照给定的运动规律用图解法设计平面四杆机构的过程。如图所示，已知摇杆CD长度L3及摆角Ψ，行程速比系数K，要求设计曲柄摇杆机构。一、按给定的行程速度变化系数设计解:设计的实质是确定曲柄与机架组成的固定铰链中心A的位置，并求出机构中其余三个构件的长度。其设计步骤如下：(1)计算极位夹角θ011801kk（2）画出摇杆的极限位置。任选固定铰链中心D的位置，选取适当比例尺，按摇杆长度和摆角画出摇杆CD的两个极限位置C1D和C2D（3）作直角三角形PC1C2（4）作直角三角形PC1C2的外接圆以直角三角形PC1C2的斜边为直径，斜边的中心O为圆心，画直角三角形PC1C2的外接圆。（5）确定曲柄的固定铰链中心A在外接圆上(C1PC2弧）任取一点作为曲柄的固定铰链中心A。（6）确定曲柄的尺寸由于在极限位置时，曲柄与连杆共线，所以121221211,,2ACllACllACACl从而可以得到曲柄的长度（7）确定连杆和机架的尺寸211224,lBCBClAD连杆的长度机架的长度由于曲柄回转中心A可在圆弧C1PC2上任意选取，所以有无穷多解答。如果机架尺寸未给定，则应以机构在工作行程中具有较大的传动角为出发点，来确定曲柄回转中心的位置。2.曲柄滑块机构已知曲柄滑块机构的行程速度变化系数K,滑块的行程H和偏心距e，试设计此机构。AeB2B1C12C慢行程121其设计步骤如下：(1)计算极位夹角θ(2)画出滑块的极限位置011801kk（3）作∠C1C2P=90°_θ,作直角三角形PC1C2及外接圆（4）作直线∥C1C2，距离为e，在圆弧C1P上的交点确定为固定铰链中心A（5）确定曲柄和连杆的尺寸121221211,,2ACllACllACACl从而可以得到曲柄的长度21122lBCBC连杆的长度（6）在曲柄的运动轨迹上，任取一点B,按各构件的尺寸画出机构ABC，即为该机构在某个位置的运动简图。3.导杆机构已知机架AD的长度L4和行程速度变化系数K，使设计该机构。解：由图中可知θ=ψ.设计的实质就是确定曲柄AC的长度L1.（1）计算极位夹角011801kk（2）任选固定铰链中心D的位置,以夹角ψ做出导杆的两个极限位置。（3）作ψ的角平分线BD，并在角平分线上选取适当比例尺量取AD=L4,则得到固定铰链A的位置。（4）过A点作导杆极限位置的垂线，AC1,AC2,则曲柄的长度L1=AC1.二、按给定的连杆位置设计已知机构的长度比例尺为μl，铰链四杆机构中连杆BC的长度为l解：设计的实质就是确定连架杆与机架的固定铰链中心A和D的位置，并由此求出其余三个杆的杆长。（1）分别作B1B2、B2B3的中垂线b12和b23，交点就是固定铰链中心A。（2）分别作C1C2、C2C3的中垂线c12和c23，交点就是固定铰链中心D。（3）连接AB1C1D,即为所设计的铰链四杆机构在第一位置时的运动简图。（4）根据作图时选择的比例尺以及从图中量取的尺寸即可确定构件的尺寸给定连杆的三个位置只有唯一解，若给定连杆的两个位置，则有无穷解。实际设计时，可根据其他附加条件得到唯一的、确定的解。1。四杆机构中是否存在死点位置，决定于从动件是否与连杆__________。2。平面连杆机构当行程速比系数k时,机构就具有急回特性。3.四杆机构从动件的行程速比系数k=，只要机构在运动过程中具有极位夹角θ，该机构就具有。4、构件间用四个转动副相连的平面四杆机构，称为铰链四杆机构，它有、和三种基本类型。5.曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是，摇杆为件，曲柄为件。6.在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和_______其它两杆长度之和，则最短杆相邻杆为机架时，可得曲柄摇杆机构。7。家用缝纫机的踏板机构属于机构，该机构的主动件是，该机构有个死点位置。8.一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700；(1)当取c杆为机架时，它为何种具体类型？_；（2）当取d杆为机架时，则为_。。9．单缸内燃机属于机构，它以为主动件。该机构存在个死点位置。10。对心曲柄滑块机构是由机构演化而来的，其滑块的移动距离（行程）H等于的两倍。18．机构中传动角γ和压力角α之和等于。19．一对心式曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成机构。练习：1、什么是铰链四杆机构的死点位置，如何克服死点位置？2、什么是曲柄摇杆机构的急回特性？机构有急回特性的条件是什么？3、曲柄滑块机构是由什么机构演化而来的？1.曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，()死点位置。A不存在B曲柄与连杆共线时为C摇杆与连杆共线时为D摇杆和曲柄共线时为2.为保证四杆机构良好的传力性能，（）不应小于最小许用值。A压力角B传动角C极位夹角D螺旋角3.铰链四杆机构中,不与机架相连的构件称为()A.曲柄B.连杆C.连架杆D.摇杆4、有急回特性的平面连杆机构的行程速比系数（）A.K=1B.K1C.K≥1D.K15、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，其最小传动角的位置在（）A.曲柄与连杆共线的两个位置之一B.曲柄与机架共线的两个位置之一C.曲柄与机架相垂直的位置D.摇杆与机架相垂直时，对应的曲柄位置