第二章 平面连杆机构及其设计-2(1).ppt

§2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性一、平面四杆机构曲柄存在的条件一、平面四杆机构曲柄存在的条件(Condition of Crank Existance)曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构观察下列机构的运动，注意连杆和连架杆在运动中的位置观察下列机构的运动，注意连杆和连架杆在运动中的位置1）设）设a＜＜d，，当当AB杆能绕杆能绕A点作整点作整周回转时，周回转时，AB杆应能占据杆应能占据AB'与与AB''两个位各杆的长度应满足：两个位各杆的长度应满足： (b>c)(c>b)则则由上式由上式得：得：即：即：AB（（连架杆）连架杆）杆为最短杆杆为最短杆最短杆与最长杆的长度和小于最短杆与最长杆的长度和小于或等于其他两杆的长度和或等于其他两杆的长度和一、平面四杆机构曲柄存在的条件一、平面四杆机构曲柄存在的条件(b>c)a -d  b - c(c >b)a - d  c - b2）设）设d d＜＜a a，，同理同理则则由上式得：由上式得：即：即：AD（（机架）机架）杆为最短杆杆为最短杆最短杆与最长杆的长度和小于最短杆与最长杆的长度和小于或等于其他两杆的长度和。

或等于其他两杆的长度和一、平面四杆机构曲柄存在的条件一、平面四杆机构曲柄存在的条件由此可得曲柄存在条件：由此可得曲柄存在条件：推论：推论：1）若不满足条件）若不满足条件(1)，，2）若满足条件）若满足条件(1) 则：则：当最短杆是当最短杆是连杆时，是连杆时，是双摇杆机构双摇杆机构（（ⅠⅠ）；）；当最短杆是当最短杆是机架时，是机架时，是双曲柄机构双曲柄机构；；当最短杆当最短杆是连架杆时，是是连架杆时，是曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构；；1 ) 最短杆与最长杆的长度和应小于或等于其他两杆的最短杆与最长杆的长度和应小于或等于其他两杆的 长度和长度和( (必要条件）必要条件） 2) 最短杆是机架或连架杆（充分条件）最短杆是机架或连架杆（充分条件）无曲柄存在，是无曲柄存在，是双摇杆机构双摇杆机构（（ⅡⅡ ）一、平面四杆机构曲柄存在的条件一、平面四杆机构曲柄存在的条件解：图解：图(a)，，有：有：∵∵ 30 + 70 > 40 + 553070405520804070(a)(b)例一：判断两图示机构类型例一：判断两图示机构类型∴∴ 该机构为双摇杆机构。

该机构为双摇杆机构图图(b)，，有：有：∵∵ 20 + 80 < 40 + 70，且最短杆为连架杆，，且最短杆为连架杆，∴∴ 该机构为曲柄摇杆机构该机构为曲柄摇杆机构B1107060ACD即即 LAB + 110 ≤ 60 + 70LAB ≤ 20 即即 LAB + 60 ≤ 110 + 70110≤ LAB ≤ 120 即即 110 + 60 ≤ LAB + 70110≥ LAB ≥ 100 LAB ≤ 20，，100 ≤ LAB ≤ 120 例二：若要求该机构为曲柄摇杆机构，例二：若要求该机构为曲柄摇杆机构， 问问AB杆尺寸应为多少？杆尺寸应为多少？解：解：1. 设设AB为最短杆为最短杆2. 2. 设设ABAB为最长杆为最长杆3. 设设AB为之间杆为之间杆所以所以AB杆的取值范围为：杆的取值范围为：二、急回运动特性和行程速度变化系数二、急回运动特性和行程速度变化系数K 从动件运动到两极限位置时，曲柄之间所夹的锐角从动件运动到两极限位置时，曲柄之间所夹的锐角称为极位夹角称为极位夹角(Extreme Position Angle) ——（（θθ ））。

当当AB运动到与连杆重和共线位置运动到与连杆重和共线位置AB1时，时， 摇杆运动到左极限摇杆运动到左极限C1D位置位置，，当当AB运动到与连杆拉直共线位置运动到与连杆拉直共线位置AB2时，时， 摇杆运动到右极限摇杆运动到右极限C2D位置位置，，B2极位夹角极位夹角C1B1C2摆角摆角2a1DAC34Bbcd§2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性 二、急回运动特性和行程速度呢变化系数二、急回运动特性和行程速度呢变化系数K (Quick-return Motion and Coefficient of Travel Speed Ratio) 分析：分析：AB1→→AB2，，AB2→→AB1，，1、急回运动、急回运动(Quick-return Motion) 显然：显然： φ1 > φ2 ，，φ1C C1 1D→CD→C2 2D D，， ψ，， t1 ，， V1；；= 1800+θθ，，φ2C C2 2D→CD→C1 1D D ，， ψ，，t2 ，， V2；；= 1800 - θθ，，所以：所以： t1 > t2 ；；因为：因为：C C1 1C C2 2弧弧长= C= C2 2C C1 1弧弧长，，而而 V V1 1=C1C2/t1，，摇杆的这种运动性摇杆的这种运动性质称为急回运动。

质称为急回运动v1v2C2B2A21C34BDabcdC1B1所以：所以： V V2 2 >V>V1 1V V2 2=C2C1/t2，，平面四杆机构具有急回特性的条件：平面四杆机构具有急回特性的条件：（（1）原动件作等速整周转动；）原动件作等速整周转动；（（2）输出件作往复运动；）输出件作往复运动；（（3））讨论：讨论：1）若）若θ≠θ≠0 ，， 2）若）若θ= θ= 0 ，， 空回行程平均速度空回行程平均速度V2与工作行程平均速度与工作行程平均速度V1之比，之比，称为行程速比系数，用称为行程速比系数，用K表示，则：表示，则：2、行程速比系数、行程速比系数K (Cofficent of Travel Speed Ratio)K=V2V1=C2C1/t2C1C2/t1t1t2==180º+ θ180º-θ则则K > 1> 1，，即即V2 > V> V1 1 ，，机构有急回运动机构有急回运动；；则则K = 1= 1，，即即V2 = V= V1 1 ，，机构无急回运动机构无急回运动φ1φ2 二、急回运动和行程速比系数二、急回运动和行程速比系数K (Quick-return Motion and Coefficient of Travel Speed Ratio)  1.偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构C1B1B2HC22AB134eCab,有急回特性。

有急回特性例例 题题 只有使偏置方位、只有使偏置方位、工作行程工作行程回程回程输出件工作行程方向、输出件工作行程方向、输出件具有急回特性输出件具有急回特性曲柄转向、曲柄转向、正确匹配，就能保证：正确匹配，就能保证：结论：结论：有急回特性有急回特性例例 题题2.曲柄摆动导杆机构曲柄摆动导杆机构≠≠0B2B1AB工作行程工作行程回程回程三、传动角与压力角三、传动角与压力角 在不计重力、在不计重力、摩擦力、惯性力的摩擦力、惯性力的条件下，机构中输条件下，机构中输出件所受出件所受主动力的主动力的方向线方向线与该受力点与该受力点的的绝对速度方向线绝对速度方向线所夹的锐角所夹的锐角压力角的余角，压力角的余角，γγ=900-αα 1、压力角、压力角αα2、传动角、传动角γγF1ABCD234V§2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性例题：作出下列机构的压力角和传动角例题：作出下列机构的压力角和传动角vB3B123ACF= 900导杆导杆机构机构FaAB134Cb2偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构vc如何用压力角或传动角来表示机构的传力性能呢？如何用压力角或传动角来表示机构的传力性能呢？= Fsinγ αα越小，越小， γγ越大，则机构传力性能越好越大，则机构传力性能越好。

Fcosγ有效分力有效分力有害分力有害分力F1ABCD234VF1F2§2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性3、最小传动角、最小传动角的确定的确定 图示铰链四杆机构中，原动件为图示铰链四杆机构中，原动件为AB各杆长度为：各杆长度为：a、、b、、c、、dF1vcDFCABF21234abcdf 由图可见，由图可见，γ 与机与机构的构的∠∠BCD有关则 在在ΔΔABD和和ΔΔBCD中，中，由余弦定理得：由余弦定理得：§2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性 讨论：讨论：F1vcDFCABF21234abcdfDAC1B11 1）当）当∠∠BCD <900时，时，即曲柄与机架重合共线时，机构将出现最小值即曲柄与机架重合共线时，机构将出现最小值 γ =∠∠BCD，，则则γmin =∠∠BCDmin ，，由公式可知，当由公式可知，当φ = 00时，有时，有∠∠BCDmin §2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性讨论：讨论：4vcABCDF123B2 DAC22 2）当）当∠∠BCD >900时，时，γ =1800-∠-∠BCD，，则则γmin =1800-∠-∠BCDmax 。

由公式可知，当由公式可知，当φ = 1800时，有时，有∠∠BCDmax 即曲柄与机架拉直共线时，机构将出现最小值即曲柄与机架拉直共线时，机构将出现最小值 §2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性结论：结论：即即以以AB为原动件的曲柄摇杆机构，当曲柄和机架为原动件的曲柄摇杆机构，当曲柄和机架处于两共线位置时，机构会出现最小传动角处于两共线位置时，机构会出现最小传动角B2 DAC2B1C1§2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性当当 =270=270º时，时，γγminmin，，则有则有 maxmax maxmax=arcsin=arcsina+ea+e b bC1 max  43AaB1Cb2e  1B1γγmin例题：曲柄滑块机构的传动角例题：曲柄滑块机构的传动角γγ 偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构VCFE最大压力角处于哪个行程好呢？最大压力角处于哪个行程好呢？ 机构的最大压力角机构的最大压力角结结 论论只有使偏置方位、只有使偏置方位、输出件工作行程方向、输出件工作行程方向、曲柄转向、曲柄转向、正确匹配，就能保证：正确匹配，就能保证：处于输出件的回程位置。

处于输出件的回程位置2AB134eCabC1B1B2HC2FDB1C1342aAB1Cbe1．死点．死点四、机构的死点位置四、机构的死点位置(Dead Point Position) ωω =0α=900VC2B2C1B1aDACBbcdF 图示曲柄摇杆机构，摇杆图示曲柄摇杆机构，摇杆CD为主动件，当机构处于连为主动件，当机构处于连杆与从动曲柄共线的两个位置杆与从动曲柄共线的两个位置时，出现了传动角时，出现了传动角γ＝＝o 主动件主动件CD通过连杆作通过连杆作用于从动件用于从动件AB上的力恰好上的力恰好通过其回转中心，所以不能通过其回转中心，所以不能使构件使构件AB转动而出现转动而出现”顶顶死死”现象机构的此种位置称为死点机构的此种位置称为死点 §2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性 机构中从动件与连杆共线的位置称为机构的死点位置机构中从动件与连杆共线的位置称为机构的死点位置 B2C2vB踏板踏板缝纫机主运动机构缝纫机主运动机构脚脚AB1C1DFB 缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构a））带带轮轮432b））1．死点．死点 FBvB§2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性自锁自锁—因为机构中存在摩擦而使其因为机构中存在摩擦而使其 保持原有的运动状态。

保持原有的运动状态死点死点—即使机构中不存在摩擦由于即使机构中不存在摩擦由于 γ＝＝o，，机构不动机构不动死点与自锁两者有何不同？死点与自锁两者有何不同？1．死点．死点§2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性2. 死点的利用：死点的利用：B2AB1C1DC2地面地面飞机起落架机构飞机起落架机构§2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性2. 死点的利用：死点的利用：§2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性 对传动机构来说，有死点是不利的，应采取措施对传动机构来说，有死点是不利的，应采取措施使其顺利通过若以夹紧、增力等为目的，则机构的使其顺利通过若以夹紧、增力等为目的，则机构的死点位置可以加以利用死点位置可以加以利用3. 克服死点的方法克服死点的方法 措施：措施： 加装飞轮，增大惯性，使之闯过死点；加装飞轮，增大惯性，使之闯过死点； 安装辅助连杆；安装辅助连杆； 几组机构错位安装几组机构错位安装§2-3 §2-3 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性。