精密機械設計 第4章 平面連桿機構

1、§2 平面四桿機構的基本性質,§3 平面四桿機構的設計,§1 鉸鏈四桿機構的基本型式及其演化,,平面連桿機構,第四章 平面連桿機構,特點：①全部低副（面接觸），利于潤滑，磨損小、傳載大、壽命長；②易加工，精度高，制造成本低。③運動鏈較長，所以運動累積誤差大，不能精確實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律，設計計算較復雜。,平面連桿機構,平面機構+低副聯(lián)接 (轉動副、移動副)最常用→平面四桿機構（ 四個構件→四根

2、桿) →鉸鏈四桿機構（全由轉動副相聯(lián)）,機架： 固定的桿件連架桿：與機架相連的桿連桿： 連接連架桿的桿,§1 鉸鏈四桿機構的基本型式和特性,一、鉸鏈四桿機構的類型及特點,組成,曲柄：能轉動360º的連架桿搖桿：不能轉動360º的連架桿,,,1.曲柄搖桿機構：連架桿┌曲柄→(一般)原動件→勻速轉動 └搖桿→(一般)從動件→變速往復擺動,分類：,曲柄搖桿機構,特征：曲柄＋

3、搖桿,作用：將曲柄的整周回轉轉變?yōu)閾u桿的往復擺動。,雷達天線俯仰機構,(天線→搖桿)→調整天線 俯仰角的大小,2 . 雙曲柄機構： 連架桿均為曲柄→ ┌主動曲柄: 勻速轉動 └從動曲柄: 變速轉動,作用：將等速回轉轉變?yōu)榈人倩蜃兯倩剞D。,機車車輪聯(lián)動機構,特例：平行四邊形機構,特征：兩連架桿等長且平行， 連桿作平動。,平行四邊形機構存在運動不確定位置。,可采用兩組機構錯

4、開排列的方法予以克服。,3.雙搖桿機構－連架桿均為搖桿,例: 鶴式起重機的變速機構: CD(桿3)為原動件, 懸掛重物的E 點在連桿上→保持E點運動軌跡在近似水平線上。（平移貨物→平穩(wěn)、減小能量消耗）,從動件作往復運動的平面連桿機構中，若從動件工作行程的平均速度小于回程的平均速度，則稱該機構具有急回特性。,在曲柄搖桿機構中，當從動件（搖桿）位于兩極限位置時，曲柄與連桿共線。此時對應的主動曲柄之間所夾的銳角θ叫作極位夾角。,二.急

5、回運動和行程速比系數(shù),（以曲柄搖桿機構為例）,工作行程時間＞空回行程時間,設曲柄以ω逆時針勻速旋轉。從AB1轉到AB2，轉過180°+θ時為工作行程，所花時間為t1 ；此時搖桿從C1D擺到C2D，平均速度為V1,則有：,曲柄從AB2 繼續(xù)轉過180°-θ到AB1時為回程，所花時間為t2 ,此時搖桿從C2D擺到C1D，平均速度為V2 ,那么有,顯然 t1 >t2 V2 > V1 即該機構具有

6、急回特性,θ－極位夾角(搖桿處于兩極位時，對應曲柄所夾銳角),θ↑→K ↑ →急回運動性質↑,(5-5),(5-4),設計時往往先給定 K 值，再計算θ，即,為能定量描述急回運動，將回程平均速度V2 與工作行程平均速度V1之比定義為行程速度變化系數(shù) K,三、壓力角和傳動角,1.壓力角α,BC是二力桿,驅動力F沿BC方向,作用在從動件上的驅動力F與該力作用 點絕對速度VC之間所夾的銳角。,α↓ → 有效力,VC沿連桿BC (⊥CD)

7、,分析:,Ft= Fcosα↑ →（方便）,γ↑,? Ft↑,? 對傳動有利。,常用γ的大小來表示機構傳力性能的好壞,γ是α的余角。,2.傳動角γ,傳動角?：連桿與從動桿所夾銳角 ? =90°－ ? 壓力角越小(即傳動角越大)，有用的分力越大。 所以傳動角是衡量機構受力大小的一個重要參數(shù)。,因此設計時一般要求: γmin≥40°,當∠BCD最小或最大時，即在主動曲柄與機架共線的位置，都有可能出現(xiàn)γmin,由

8、于在機構運動過程中，γ角是變化的，,?min 出現(xiàn)在什么位置？,主動件與機架共線的兩個位置之一,傳動角最小.,從動件與連桿共線（? =0） →卡死,存在死點條件：,有極限位置（從動件與連桿共線）,措 施：,死點,四.死點位置,飛輪自身慣性,平面四桿機構具有整轉副 ? 則可能存在曲柄。,設l1 < l4,連架桿若能整周回轉，必有兩次與機架共線。,? l1+l2 ≤ l3 + l4,? l1+ l3 ≤ l2 + l4,l

9、1+l4≤ l2 + l3,由△B2C2D可得：,由△B1C1D可得：,,l2≤(l4– l1) + l3,l3≤(l4 –l1) + l2,將以上三式兩兩相加得：,即：,l1≤ l2,l1≤l3,l1≤l4,AB 為最短桿,,§2 鉸鏈四桿機構曲柄存在的條件,取決于機構各桿的相對長度和機架的選擇,l1最短,推論1： 當Lmax+Lmin? L+L′(其余兩桿長度之和)時 最短桿是連架桿之一 ——曲柄搖桿機構 最

10、短桿是機架 ——雙曲柄機構 最短桿是連桿 ——雙搖桿機構推論2： 當Lmax+Lmin> L+L′(其余兩桿長度之和)時 ——雙搖桿機構,曲柄存在的條件：(1)最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和(2)最短桿是連架桿或機架,1. 曲柄滑塊機構,§3 鉸鏈四桿機構的演化,演化方法：變桿長、換機架、擴大回轉副等,,,,曲柄

11、滑塊機構,對心曲柄滑塊機構,偏置曲柄滑塊機構,,,l1＞ l2 擺動導桿機構,l1＜ l2轉動導桿機構,,導桿機構,調換機架,,2.導桿機構,曲柄滑塊機構,（桿2和桿4均可整周回轉）,（桿4往復擺動）,搖塊機構,→滑塊擺動,→滑塊為固定件,→滑塊移動＋擺動,→滑塊移動,曲柄滑塊機構,曲柄滑塊機構,導桿機構,搖塊機構,定塊機構,導桿機構,定塊機構,3.搖塊機構 、定塊機構,,,,,4.雙滑塊機構,正弦機構,正切機構,,,,,,,a