08第八章 平面连杆机构及其设计 - 图文

教案用纸 曲柄滑块机构若选连杆为机架则可得如图8—19所示摇块机构，应用实例如图8—20所示自卸卡车举升机构。 曲柄滑块机构若选滑块为机架则可得如图8—21所示直动滑杆机构，应用实例如图8—21所图8—21 示手摇唧筒。这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为：机构的倒置；如图8—22所示选择双滑块机构中的不同构件作为机架可得不同的机构。 4）运动副元素的逆换 将低副两运动副元素的包容关系进行逆换，不影响两构件之间的相对运动。例如如图8—23所示导杆机构若将构件2和3的包容关系进行逆换则可得摇块机构，但各构件间的相对运动关系图8—22 不变。 图8—23 §8-3 平面四杆机构的基本知识 一、平面四杆机构有曲柄的条件 如图8—24所示，设ad，同理有：d≤a，d≤b，d≤c AD杆为最短杆。 图8—24 第5页 教案用纸 由上可得曲柄存在的条件为： 1）最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和称为杆长条件。 2）连架杆或机架之一为最短杆。此时，铰链A为周转副。 图8—25 二、急回运动和行程速比系数 在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位，如图8—26所示。此两处曲柄之间的夹角θ称为极位夹角。 当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置摆到C2D。所花时间为t1 ，平均速度为V1，那么有： ?(180??)t1?? ⌒V1?c1c2t1⌒?c1c2?180??? 当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C2D，置摆到C1D，所花时间为t2 ,平均速度为V2 ，那么有： t2?(180??)?t2180?? ? 因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动的时间不一样，平均速度也不等。并且： t1 >t2 V2 > V1 摇杆的这种特性称为急回运动。用以下比值表示急回程度： V2?c1c2⌒?c1c2⌒?? 称K为行程速比系数。只要θ≠0，就有K>1，且θ越大，K值越大，急回性质越明显。 V2c1c2t2t1180???K??⌒??V1t2180???c1c2t1⌒图8—27 第6页 教案用纸 180????K?1K???180180???，可得：K?1 由：如图8—27所示的偏置曲柄滑块机构和图8—28所示的导杆机构由于存在急回特性，故可用在空行程节省运动时间中，例如牛头刨、往复式输送机等。 三、四杆机构的压力角与传动角 如图8—29所示四杆机构。其切向分力：Pt= Pcosα= Psinγ； 法向分力：Pn= Pcosγ； γ↑→Pt↑，对传动有利。因此可用γ的大小来表示机构传动力性能，称γ为传动角。为了保证机构良好的传力性能，设计时要求：γmin≥50°。 γmin出现的位置： 当∠BCD≤90°时，γ＝∠BCD 图8—28 当∠BCD>90°时，γ＝180°-∠BCD 当∠BCD最小或最大时，都有可能出现γmin，此位置一定是主动件与机架共线两处之一，图8—29 如图8—30所示。 图8—30 图8—31 由余弦定律有：∠B1C1D＝arccos[b2+c2-(d-a)2]/2bc 若∠B1C1D≤90°，则γ1＝∠B1C1D ∠B2C2D＝arccos[b2+c2-(d+a)2]/2bc 若∠B2C2D>90°，则γ2＝180°-∠B2C2D 第7页 教案用纸 γmin＝[∠B1C1D, 180°-∠B2C2D]min 机构的传动角一般在运动链最终一个从动件上度量，如图8—31所示。 四、四杆机构的死点 摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有：γ＝0。此时机构不能运动。称此位置为“死点”，如图8—32所示。 死点的避免与应用：图8—32 图8—33 （1）两组机构错开排列，如火车轮机构如图8—33所示； （2）靠飞轮的惯性，如内然机、缝纫机（图8—34）等。 （3）也可以利用死点进行工作，如起落架（图8—35）、钻夹具（图8—36）等。 五、铰链四杆机构的运动连续性 铰链四杆机构的运动连续性是指连杆机构能否连续实现给定的各个位置。如图8—37所示，摇杆运行区间可分为可行域（摇杆的运动范围）和不可行域（摇杆不能达到的区域），设计时不能要求从一个可行域跳过不可行域进入另一个可行域。若构件从一个可行域通过不可行域到达另一个可行域则称为错位不连续，如图8—37所示；若构件在同一个可行域运动，但运动位置不按顺序则成为错序不连续，如图8—38所示。设计连杆机构时，应满足运动连续性条件。 图6—35 图8—36 图8—34 第8页