平面机构自由度.ppt

第2章 平面连杆机构 §2-1 平 面 四 杆 机 构 的 基 本 型 式 和 特 征 铰链四杆机构——全部由回转副组成的平面四杆机构，它是平面四杆机构最基本的形态。 铰链四杆机构按照连架杆是曲柄还是摇杆分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基本型式 。 一、曲柄摇杆机构 曲柄摇杆机构——两连架杆中一个是曲柄，一个是摇杆的铰链四杆机构。 曲柄摇杆机构动画实例—抽油机 1. 急回特性 在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件并作等速转动时，从动摇杆空回行程的平均角速度大于其工作行程的平均角速度，摇杆的这种运动特性称为急回特性。 急回特性相对程度用行程速比系数K（即从动件空回行程的平均速度v2与工作行程的平均速度v1的比值）来表示， 设计新机器时，总是根据机械的急回特性要求先给出K值，然后按（2-2）式算出极位夹角?，再确定各构件的尺寸。 极位夹角? 的大小也可由作图法（曲柄于连杆两共线位置之间的夹角）求得。 2. 死点位置 如图所示，曲柄摇杆机构以摇杆CD作为主动件，而曲柄AB为从动件时，则当摇杆处于极限位置时，连杆BC与曲柄AB共线，此时在主动件上无论施加多大的驱动力，连杆加给曲柄的力均通过铰链中心A，此力对A点不产生力矩，所以都不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。 机构是否有死点取决于从动件与连杆是否有共线的位置。为使机构正常运转，应设法避开死点。 在机构设计时，一般采用安装飞轮加大惯性或采用相同机构错位排列的方法，使机构闯过死点。在机车车轮联动机构中，则是利用第三个平行曲柄来消除平行四边形机构在这种死点位置的运动不确定性。 工程上也常利用死点来工作。如图2-6所示为机床夹具的夹紧机构。机构静止于死点位置时，若不改变原动件，机构具有保持原位置永远不变的特性。 3. 压力角和传动角 在不计运动副中摩擦和构件质量的情况下，机构中从动件受力F方向和受力点绝对速度vC方向间所夹的锐角?称为机构在此位置的压力角。 如图2-7所示。压力角是衡量机构传力效果的一个标志。 力F在vC方向的有效分力F′=Fcos? ，即压力角愈小，有效分力愈大，对机构的传动愈为有利。 机构运转时，压力角是变化的，为了保证机构具有较好的传动特性，在设计四杆机构时，要求最大压力角小于许用压力角，即?max≤[?]， [?]通常取50°,此条件称为机构的传力条件。 压力角的余角?=900-?，称为机构在此位置的传动角，如图2-7所示。对于连杆机构，传动角往往表现为连杆与从动件之间所夹的锐角，比较直观，所以有时用传动角来反映机构的传力性能较为方便。即压力角?越小，传动角?越大，机构的传力性能越好；反之， ?越大，?越小，机构传力越费劲，传动效率越低。 因此，机构的传力条件也可以写成：?min ?[?]， [?] =40° 在以曲柄为原动件的曲柄摇杆机构中，最小传动角?min出现在曲柄与机架共线的两位置之一。 由图2-7 中?ABD和 ?BCD可分别写出 BD2=l12+l42-2l1l4cos? BD2=l22+l32-2l2l3cos?BCD 由此可得 ： 当φ=0°时，得?BCDmin；当φ=180°时，得?BCDmax。若?BCD在锐角范围内变化，则传动角? = ?BCD ，显然， ?min =?BCDmin ；若?BCD在钝角范围内变化，则其传动角? = 180° -?BCD ，显然， ?BCDmax对应 传动角的另一极小值。 分别将φ=0°和φ=180°代入式（2-3）求得?BCDmin 和?BCDmax ，然后按下式 二、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。 当原动曲柄连续转动时，从动曲柄也作连续转动 ，右图所示为不等双曲柄机构。 惯性筛的四杆机构ABCD便是双曲柄机构的应用。 机车车轮联动机构及下图均为平行四边形机构的应用实例。 当平行四边形机构的四个铰链中心处于同一条直线上时，将出现运动不确定状态。一般采用相同机构错位排列的方法，来消除这种运动不确定状态。 在机车车轮联动机构中，则是利用第三个平行曲柄来消除平行四边形机构在这种死点位置的运动不确定性。 三、双摇杆机构 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构(如下图)。 右下图所示为双摇杆机构在鹤式起重机中的应用。 在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则形成等腰梯形机构。下图所示的汽车前轮转向机构，即为其应用实例。 飞机起落机轮收藏机构、加热炉炉门启闭机构和自动翻斗机构均为双摇杆机构的应用实例。 §2-2 铰 链 四 杆 机 构 有 整 转 副 的 条 件 能使两构件作整周相对运动的转动副称为整(周)转副。 不能使两构件作整周相对运动的