【2017年整理】机械原理四连杆机构.ppt

第四章 连杆机构 ; 平面连杆机构是将各构件用转动副或移动副联接而成的平面机构。 ;§4-1 铰链四杆机构的基本形式和特性 ;图4-1 铰链四杆机构 ; 图中，机构的固定件4称为机架；与机架用回转副相联接的杆1和杆3称为连架杆；不与机架直接联接的杆2称为连杆。另外，能做整周转动的连架杆，称为曲柄。仅能在某一角度摆动的连架杆，称为摇杆。;对于铰链四杆机构来说，机架和连杆总是存在的，因此可按照连架杆是曲柄还是摇杆，将铰链四杆机构分为三种基本型式：;一、? 曲柄摇杆机构;图4-2 雷达天线俯仰角调整机构 ;图4-3a所示为缝纫机的踏板机构，图b为其机构运动简图。摇杆3（原动件）往复摆动，通过连杆2驱动曲柄1（从动件）做整周转动，再经过带传动使机头主轴转动。 ;图4-3 缝纫机的踏板机构 ;;曲柄摇杆机构的主要特性有。 ;1．急回运动;图4-4 曲柄摇杆机构的急回特性 ;当曲柄由AB1顺时针转到AB2时，曲柄转角?1=180+?，这时摇杆由C1D摆到C2D，摆角为?；而当曲柄顺时针再转过角度?2=180-?时，摇杆由C2D摆回C1D，其摆角仍然是? 。虽然摇杆来回摆动的摆角相同，但对应的曲柄转角不等(?1??2);当曲柄匀速转动时,对应的时间也不等(t1t2)，从而反映了摇杆往复摆动的快慢不同。; 令摇杆自C1D摆至C2D为工作行程，这时铰链C的平均速度是v1=C1C2/t1；摆杆自C2D摆回至C1D为空回行程，这时C点的平均速度是v2=C1C2/t2，v1v2，表明摇杆具有急回运动的特性。牛头刨床、往复式运输机等机械就利用这种急回特性来缩短非生产时间，提高生产率。 ;急回特性可用行程速比系数K表示，即 ; 在生产实际中往往要求连杆机构不仅能实现预期的运动规律，而且希望运转轻便、效率高。图4-5所示的曲柄摇杆机构，如不计各杆质量和运动副中的摩擦，则连杆BC为二力杆，它作用于从动摇杆3上的力P是沿BC方向的。作用在从动件上的驱动力P 与该力作用点绝对速度vc之间所夹的锐角?称为压力角。由图可见，力P在vc方向的有效分力为Pt=Pcos?，;图4-5 压力角与传动角 ;它可使从动件产生有效的回转力矩，显然Pt越大越好。而P在垂直于vc方向的分力Pn=Psin?则为无效分力，它不仅无助于从动件的转动，反而增加了从动件转动时的摩擦阻力矩。因此，希望Pn越小越好。由此可知，压力角?越小，机构的传力性能越好，理想情况是?=0，所以压力角是反映机构传力效果好坏的一个重要参数。一般设计机构时都必须注意控制最大压力角不超过许用值。 ;在实际应用中，为度量方便起见，常用压力角的余角?来衡量机构传力性能的好坏，?称为传力角。显然?值越大越好，理想情况是?=90?。;确定最小传动角?min。由图4-5中?ABD和?BCD可分别写出;当?=0和180?时，cos?=+1和-1，?BCD分别最小和最大（见图4-4）。; 若?BCD由锐角变钝角，机构运动将在?BCD(min)和?BCD(max)位置两次出现传动角的极小值。两者中较小的一个即为该机构的最小传动角?min。 ; 对于图4-4所示的曲柄摇杆机构，如以摇杆3 为原动件，而曲柄1 为从动件，则当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时，连杆2与曲柄1共线，若不计各杆的质量，则这时连杆加给曲柄的力将通过铰链中心A，即机构处于压力角?=90?（传力角?=0）的位置时，驱动力的有效力为0。此力对A点不产生力矩，因此不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点。 ;死点会使机构的从动件出现卡死或运动不确定的现象。可以利用回转机构的惯性或添加辅助机构来克服。如家用缝纫机中的脚踏机构，图4-3a。;图4-6 利用死点夹紧工件的夹具 ;二、双曲柄机构 ;双曲柄机构中，用得最多的是平行双曲柄机构，或称平行四边形机构，它的连杆与机架的长度相等，且两曲柄的转向相同、长度也相等。由于这种机构两曲柄的角速度始终保持相等。且连杆始终作平动，故应用较广。 ;图4-9 平行四边形机构 及其不确定性;为了消除这种运动不确定现象，除可利用错列机构（图4-9b）），还可利用从动件本身或其上的飞轮惯性导向外，或辅助曲柄等措施来解决。如图4-10所示机车驱动轮联动机构，就是利用第三个平行曲柄（辅助曲柄）来消除平行四边形机构在这种位置运动时的不确定状态。 ;利用错列机构克服平行四边形机构不确定性状态;利用辅助曲柄消除平行四边形机构的不确定状态; 图4-11所示为起重机机构，当摇杆CD摇动时，连杆BC上悬挂重物的M点作近似的水平直线移动，从而避免了重物平移时因不必要的升降而发生的事故和能量的损耗。 ;图4-11 起重机起重机构 ;两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯形机构。;图4-12 汽车前轮转向机构 ; 当车转弯时，与前轮轴