平面连杆机构传动.doc

第3章 平面连杆机构传动 3.1 铰链四杆机构的基本类型、应用和特点 构件间用四个转动副相连的平面四杆机构简称为铰链四杆机构，如图。 其中固定不动的杆1称为机架；与机架相连的杆2和杆4称为连架杆；不与机架相连的杆3称为连杆。在连架杆中能绕固定轴线整周回转的构件称为曲柄，只能在某一角度范围内摆动的构件称为摇杆。 铰链四杆机构 3.1.1 铰链四杆机构的基本类型及应用 铰链四杆机构中，根据连架杆运动形式的不同，可分为三种基本形式。 1．曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构的两连架杆中，若一个为曲柄，另一个为摇杆，则此四杆机构称为曲柄摇杆机构。通常曲柄等速转动，摇杆作变速往复摆动。 2．双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄，则此四杆机构称为双曲柄机构。 3．双摇杆机构 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆，则此四杆机构称为双摇杆机构。 3.1.2 铰链四杆机构的特点 铰链四杆机构具有如下特点： (1) 铰链四杆机构是低副机构，构件间的相对运动部分为面接触，故单位面积上的压力较小。并且低副的构造便于润滑，摩擦磨损较小，寿命长，适于传递较大的动力。如动力机械、锻压机械等都可采用。 (2) 两构件的接触面为简单几何形状，便于制造，能获得较高精度。 (3) 构件间的相互接触是依靠运动副元素的几何形状来保证，无需另外采取措施。 (4) 运动副中存在间隙，难以实现从动件精确的运动规律, 3.2 铰链四杆机构曲柄存在的条件 在铰链四杆机构中，允许两连接构件作相对整周旋转的转动副称为整转副。曲柄是以整转副与机架相连的连架杆，而摇杆则不是整转副与机架相连的连架杆。铰链四杆机构三种基本型式的根本区别在于两连架杆是否为曲柄。而两连架杆是否为曲柄又与各杆长度有关。 上图所示为铰链四杆机构。设各杆长度分别为,为机架。由图可知，机构运动时B点只能以A为中心，作以为半径的圆周或圆弧运动，在运动中，B、D两点连线的长度是变化的,其中,。若连架杆能作整周转动，则机构在运动过程中三角形的形状是变化的，且必定存在和两种形态。 根据三角形任意两边之和必大于（极限情况等于）第三边，在中应有 （式3-1） 即 在中应有 即 （式3-2） （式3-3） 将式（3-1）、（3-2）、（3-3）两两相加并简化可得 （式3-4） 由式(3-4)可知，欲使连架杆AB成为曲柄，则连架杆AB应为最短杆。亦即只有最短杆的两端才有可能具有整转副。又根据式(3-1)～(3-3)可知，最短杆A8 与其他三杆中最长杆的长度之和必小于或等于其余两杆长度之和，这一关系称为杆长之和条件。 铰链四杆机构有一个曲柄的条件是: （杆长之和条件） (1) 最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和； (2) 最短杆为连架杆。 由于平面四杆机构的自由度为1，故无论哪杆为机架，只要已知其中一个可动构件的位置，则其余可动构件的位置必相应确定。因此，我们可以选任一杆为机架，都能实现完全相同的相对运动关系，这称为运动的可逆性。利用它，我们可在一个四杆机构中，选取不同的构件作机架，以获得输出构件与输入构件间不同的运动特性。这一方法称为连杆机构的倒置。 图3-10 连杆机构的倒置 可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型： 1. 如图 3-10，若机构满足杆长之和条件，则 (1) 以最短杆AB的邻边为机架时曲柄摇杆机构［如图3-10(a)］; (2) 以最短杆AB为机架时为双曲柄机构［如图3-10(b)］ (3) 以最短杆AB的对边为机架时为双摇杆机构［如图3-10(c)］ 2． 若机构不满足杆长之和条件则只能为双摇杆机构。 3.3 铰链四杆机构的演化 3.3.1改变运动副形式 一、曲柄滑块机构 曲柄滑块机构 二、双滑块机构 双滑快机