第三章 平面连杆机构.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑第三章 平面连杆机构 第三章 平面连杆机构 平面连杆机构是由假设干构件和低副组成的平面机构，又称平面低副机构这种机构可以实现预期的运动规律及位置、轨迹等要求平面连杆机构用于各种机械中，常与机器的工作片面相连，起执行和操纵的作用，在工程实际中应用特别广泛平面连杆机构的主要优点有：1、低副为面接触，所以压强小，易润滑，磨损少，可以承受较大的载荷2、构件布局简朴，便于加工，构件之间的接触是由构件本身的几何约束来保持的，故工作稳当3、在原动件等速连续运动的条件下，当各构件的相对长度不同时，可使从动件实现多种形式的运动，得志多种运动规律的要求其主要的缺点有：1、运动副中存在间隙，当构件数目较多时，从动件的运动累计误差较大2、不轻易精确地实现繁杂的运动规律，机构设计相对繁杂3、连杆机构运动时产生的惯性力难以平衡，所以不适用于高速场合 平面连杆机构是常用的低副机构，其中以由四个构件组成的平面四杆机构应用最广泛，而且是组成多杆机构的根基因此本章着重议论平面四杆机构的根本形式及在实际中的应用，理解四杆机构的运动特性及设计平面四杆机构的根本设计方法。

3.1 平面连杆机构及其应用 连杆机构有平面连杆机构和空间连杆机构其中，假设各运动构件均在相互平行的平面内运动，那么称为平面连杆机构假设各运动构件不都在相互平行的平面内运动，那么称为空间连杆机构平面连杆机构较空间连杆机构应用更为广泛，在平面连杆机构中，布局最简朴的且应用最广泛的是由四个构件所组成的平面四杆机构，其它多杆机构可看成在此根基上依次增加杆件而组成故本章着重介绍平面四杆连杆机构 3.1.1 铰链四杆机构的类型 全体运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构它是平面四杆机构的根本形式如图3-1所示图中固定不动的构件AD是机架；与机架相连的构件AB、CD称为连架杆；不与机架直接相连的构件BC称为连杆连架杆中，能作整周回转的构件称为曲柄，只能作往复摇摆的构件称为摇杆 C 3 B 1 A 2 4 D 图3-1 铰链四杆机构 根据两连架杆中曲柄(或摇杆)的数目，铰链四杆机构可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种根本形式 1 1．曲柄摇杆机构 两连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构如图3-2所示曲柄摇杆机构，是雷达天线调整机构的原理图，机构由构件AB、BC、固连有天线的CD及机架DA 图3-2 雷达天线调整机构 图3-3 汽车雨刮器 图3-4搅拌机 组成，构件AB可作整圈的 转动，构成曲柄；天线3作为机构的另一连架杆可作确定范围的摇摆，成摇杆；随着曲柄的缓缓转动，天线仰角得到变更。

如图3-3所示汽车刮雨器，随着电动机带着曲柄AB转动，刮雨胶板与摇杆CD一起摇摆，完成刮雨功能如图3-4所示搅拌器，随电动机带曲柄AB转动，搅拌爪与连杆一起作往复的摇摆，爪端点E作轨迹为椭圆的运动，实现搅拌功能 2．双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构，称为双曲柄机构主动曲柄等速转动，从动曲柄一般为变速转动如图3-5所示惯性筛，从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同，当主动曲柄1匀速回转一周时，从动曲柄3作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动，实现功能 当两曲柄的长度相等且平行布置时，称平行双曲柄机构，如图3-6 a〕所示为正平行双曲柄机构，其特点是两曲柄转向一致和转速相等及连杆作平动，因而应用广泛如图3-7 a)所示为火车驱动轮联动机构就是利用了同向等速的特点两曲柄长度一致，而连杆与机架不平行的铰链四杆机构，称为逆平行四边形机构，如图3-6 b)所示路灯检修车 图3-5 惯性筛 的载人升斗就是利用了这一特点，如图3-7 b)所示 图3-6 平行双曲柄机构 2 图3-7 平行双曲柄机构的应用 3．双摇杆机构 两根连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。

如图3-8所示鹤式起重机吊臂，其中，ABCD构成双摇杆机构，AD为机架，在主动摇杆AB的驱动下，随着机构的运动连杆BC的外伸端点M获得近似直线的水平运动，使吊重Q能作水平移动而完告成能图3-9所示为电风扇摇头机构，电动机外壳作为其中的一根摇杆AB，蜗轮作为连杆BC，构成双摇杆机构ABCD蜗杆随扇叶同轴转动，带动BC作为主动件绕C点摇摆，使摇杆AB带电动机及扇叶一起摇摆，实现一台电动机同时驱动扇叶和摇头机构 图3-8 鹤式起重机吊臂布局原理 图3-9 电风扇摇头机构 3.1.2铰链四杆机构的曲柄存在条件和根本类型的判别 铰链四杆机构的三种根本类型的识别在于机构中是否存在曲柄以及曲柄的个数 机构中是否存在曲柄与各构件相对尺寸的大小以及哪个构件作机架有关，同时还取决于各构件之间的长度现以曲柄摇杆机构为例——分析有一个曲柄的条件 设图3-10所示的铰链四杆机构ABCD各杆的长度分别为a、b、c、d先假定构件1为曲柄 图3-10 铰链四杆机构 由△B1C1D可得： a +d ≤ b + c (1) 由△B2C2D可得： b - c ≤ d - a 3 c - b ≤ d - a 亦即 a + b ≤ c + d (2) a + c ≤ b + d (3) 将(1)、(2)、(3)三式分别两两相加可得： 〔3.1〕 用同样的方法可以得到杆1能绕动副A相对于杆4作整周转动的条件： d + a ≤b + c (4) d + b ≤a + c (5) d + c ≤a + b (6) (3.2) 式(3.1)和(3.2)说明：组成整圈转动副A的两个构件中，必有一个为最短杆； 式(1)，(2)，(3)和式(4)，(5)，(6)说明：该最短杆与最长杆的长度之和必小于或等于其余两构件的长度之和。

1.铰链四杆机构中曲柄存在的条件 条件一：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和〔简称杆长和条件〕； 条件二：连架杆或机架中至少有一根是最短杆〔简称最短杆条件〕 2.铰链四杆机构根本类型的判别准那么 (1)得志条件一但不得志条件二的是双摇杆机构； (2)得志条件一而且以最短杆作机架的是双曲柄机构； (3)得志条件一而且最短杆为连架杆的是曲柄摇杆机构; (4)不得志条件一是双摇杆机构 例3-1 如图3-11示：已知lBC=200mm，lCD=140mm，lAD=100mm，AD为固定件 〔1〕假设该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB为 C 曲柄，求lAB的值； 〔2〕假设该机构能成为双曲柄机构，求lAB的值； 〔3〕假设该机构能成为双摇杆机构，求lAB的值 B 解：〔1〕假设能成为曲柄摇杆机构，那么机构务必得志“最长杆与最短杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，且AB为最短杆〞那么有 D A lAB+lBC≤lCD+lAD 代入各杆长度值，得 图3-11 lAB ≤40mm 〔2〕假设能成为双曲柄机构，那么应得志“最长杆与最短杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，且杆AD为最短杆〞。

那么得： 1〕假设BC为最长杆，即lAB≤200mm，那么 lBC+lAD≤lAB+lCD lAB≥160mm 4 所以 160mm≤lAB ≤200mm 2〕假设AB为最长杆，即lAB≥200mm，那么 lAB+lAD ≤lBC+lCD lAB≤240mm 所以 200mm≤lAB ≤240mm 将以上两种处境举行分析综合后，lAB的值应在以下范围内选取，即 160mm≤lAB≤240mm (3)假设能成为双摇杆机构，那么应分两种处境分析第一种处境：机构各杆件长度得志“杆长之和条件〞，且连杆为最短杆；其次种处境：机构各杆件长度不得志“杆长之和条件〞在此题目中，AD已选定为固定件，那么第一种处境不存在下面就其次种处境举行分析 1〕当lABlCD+lAD lAB>40mm 即 40mmlAB+lCD lAB200时，AB为最长杆，AD为最短杆，那么 lAB+lAD> lBC+lCD lAB>240 mm 另外，AB增大时，还应考虑到，BC与CD成伸直— 8 —。