模块4 平面连杆机构
43页1、 模块模块4 4 平面连杆机构平面连杆机构 学习情境1 学习情境1 铰链四杆机构 学习情境2 含有一个移动副的平面四 杆机构 学习情境3 平面四杆机构的基本特性 学习情境4 平面连杆机构的设计方法 【知识目标知识目标】 认知平面四杆机构的各种类型;认知平面四杆机构的各种类型; 理解平面四杆机构的基本特性,了解这些特性在工理解平面四杆机构的基本特性,了解这些特性在工 程实际中的应用;程实际中的应用; 理解平面四杆机构的设计方法。理解平面四杆机构的设计方法。 模块模块4 4 平面连杆机构平面连杆机构 【技能目标技能目标】 根据机构要实现的运动,选择平面连杆机构 的类型; 根据已设计的机构,分析其能实现的运动及 特性; 给定的行程速度变化系数或连杆位置,能够 设计简单的平面四杆机构。 模块模块4 4 平面连杆机构平面连杆机构 若干构件通过低副(转动副或移动副)联接所组成 的机构称作连杆机构。它广泛用于各种机器中,如 图4-1所示。根据所含有构件的数目,平面连杆机构 可分为平面四杆机构、平面多杆机构(五杆机构、六 杆机构) 模块模块4 4 平面连杆机构平面连杆机构 学习情境1 铰链四杆机构 4
2、.1.1铰链四杆机构的组成 铰链四杆机构是由转动副连接而成的封闭四杆系统 (即四构件系统),其中一个杆固定, 曲柄摇杆机 构是铰链四杆机构的一种形式。如图4-3所示。 4.1.2铰链四杆机构的类型及应用 1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 若在铰链四杆机构的两个连架杆中,一个为曲柄, 另一个为摇杆,则此四杆机构称为曲柄摇杆机构。 其运动特点是: 当曲柄为主动件做等速转动时,摇 杆为从动件做往复摆动,如图4-3所示。 4.1.2铰链四杆机构的类型及应用 2. 双曲柄机构双曲柄机构 如果两个连架杆均为曲柄, 都能作360整周转 动, 则该铰链四杆机构称为双曲柄机构。其运动特 点是: 当主动曲柄做匀速转动时, 从动曲柄做周期性 的变速转动, 以满足机器的要求。如图4-5所示 4.1.2铰链四杆机构的类型及应用 2. 双曲柄机构双曲柄机构 在双曲柄机构中, 若相对的两杆长度分别相等, 则称为平行双曲柄机构,或称平行四边形机构。在 机构运动的过程中,当曲柄与连杆共线时,机构将 会出现四个铰链中心处于同一直线上的情况,如图 4-6所示, 此时机构的位置是AB1C1D。 4.1.2铰链四杆机构的类型及应用
3、 2. 双曲柄机构双曲柄机构 为了消除平行四边形机构的这种运动不确定的状 态,以保证机构具有确定的运动,可以在机构中添 加附加构件以增加虚约束。图4-7所示的机车车轮联 动机构就是平行四边形机构。 4.1.2铰链四杆机构的类型及应用 3. 双摇杆机构双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆 机构,如图4-8所示。图4-9所示的飞机起落架收放 机构即为双摇杆机构。 4.1.2铰链四杆机构的类型及应用 3. 双摇杆机构双摇杆机构 如图4-10所示的起重机机构也是比较典型的双摇 杆机构。在双摇杆机构中,如果两个摇杆的长度相 等,则称为等腰梯形机构,如图4-11。 4.1.3铰链四杆机构有曲柄的条件 铰链四杆机构有曲柄的条件(杆长之和条 件)为: (1) 最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其 他两杆的长度之和; (2) 连架杆或机架中必有一杆是最短杆。 以上的两个条件必须同时满足,否则机构 中不存在曲柄。但对铰链四杆机构三种基本 形式的具体判别,除了满足铰链四杆机构有 曲柄的条件外,还与固定不同杆作机架有关。 【例4.1】在图4-12所示四铰链机构中,已知: b50mm,c35
4、mm,d30mm,AD为固定件。 (1) 如果能成为曲柄摇杆机构,且AB是曲柄, 求a的极限值;(2) 如果能成为双曲柄机构, 求a的取值范围。 解:解:(1) 若能成为曲柄摇杆机构,则机构必 须满足“杆长之和的条件”,且AB应为最短 杆。 b+ac+d 50+a35+30 所以a15mm 解:(2) 若能成为双曲柄机构,则应满足“杆长之和的条 件”, 且AD必须为最短杆。这时,应考虑下述两种情况: a50 mm时,BC为最长杆, b+dac 50+30a+35 所以a45 mm 45mma50mm a50mm时,AB为最长杆, a+db+c a+3050+35 所以a55 mm 50 mma55mm 将两种情况下得出的结果综合起来,即得a的取值范 围为:45 mma55 mm。 学习情境2 含有一个移动副的平面四杆机构 4.2.1 曲柄滑块机构及其应用 曲柄滑块机构可以看成是由曲柄摇杆机构演 化而来的。如图4-13所示。 4.2.1 曲柄滑块机构及其应用 曲柄滑块机构用途很广,主要用于将回转运动转变 为往复运动的场合。 自动送料机构(如图4-14所示)、 冲压机构(如图4-15所示)
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