02-平面连杆机构及其设计.ppt

图2-29 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?。 一般机械中，???=40?~50?。 大功率机构，?min=????50?。 非传动机构，???40?，但不能过小。 确定最小传动角?min。由图2-29中?ABD和?BCD可分别写出 BD2=l12+l42-2l1l4cos? BD2=l22+l32-2l2l3cos?BCD 由此可得 当?=0和180?时，cos?=+1和-1，?BCD分别最小和最大（见图2-29）。 当?BCD为锐角时，传动角?=?BCD，是传动角的最小值，也即?BCD(min) ； 当?BCD为钝角时，传动角?=180?-?BCD ，?BCD(max)对应传动角的另一极小值。 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。 对心曲柄滑块机构最小传动角的位置 偏置曲柄滑块机构最小传动角的位置 对于图2-28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。 四、死点位置 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2-3a。 有时死点来实现工作，如图2-30所示工件夹紧装置，就是利用连杆BC与摇杆CD形成的死点，这时工件经杆1、杆2传给杆3的力，通过杆3的传动中心D。此力不能驱使杆3转动。故当撤去主动外力F后，工件依然被可靠地夹紧。 利用死点夹紧工件的夹具 图2-30 利用死点夹紧工件的夹具 平面四杆机构的设计是指根据工作要求选定机构的型式，根据给定的运动要求确定机构的几何尺寸。其设计方法有作图法、解析法和实验法。作图法比较直观；解析法比较精确；实验法常需试凑。本节重点介绍作图法。 §2-3 平面四杆机构的设计 图2-31 按行程速比系数设计曲柄摇杆机构 1．按照给定的K设计曲柄摇杆机构 一、按照给定的行程速比系数K设计四杆机构 图2-32 按行程速比系数设计曲柄滑块机构 2. 按照给定的K设计曲柄滑块机构 3. 按照给定的K设计摆动导杆机构 图2-33 按照给定的K设计摆动导杆机构 图2-34 按给定连杆的三个位置设计四杆机构 二、按照给定连杆位置设计四杆机构 图2-35 按给定两连架杆位置设计四杆机构 三、按照给定连架杆位置设计四杆机构 *解析法（自学内容） 按照给定两连架杆对应位置设计四杆机构在图2-36所示的铰链四杆机构中，已知连架杆AB和CD的三对对应位置?1、?1 ；?2、?2和?3、?3，要求确定各杆的长度L1、L2、L3和L4。现以解析法求解。此机构各杆长度按同一比例增减时，各杆转角间的关系不变，故只需确定各杆的相对长度。取L1=1，则该机构的待求参数只有三个。 图2-36 机构封闭多边形 将cos?和sin?移到等式右边,再把等式两边平方相加，即可消去?，整理后得： 该机构的四个杆组成封闭多边形。取各杆在坐标轴x和y上的投影， 可以得到以下关系式： cos?+l2cos?=l4+l3cos? sin?+l2sin?=l3sin? 为简化上式，令 则有 cos?=P0 cos? +P1 cos(?-?)+P2 上式即为两连架杆转角之间的关系式。将已知的三对对应转角?1、?1 ；?2、?2和?3、?3分别代入式（2-8） cos?1=P0 cos?1 +P1 cos(?1-?1)+P2 cos?2=P0 cos?2 +P1 cos(?2-?2)+P2 （2-9） cos?3=P0 cos?3 +P1 cos(?3-?3)+P2 可得到方程组： 解出三个未知数P0、P1、P2。将它们代入式（4-7），即可得l2、l3、l4。以上求出的杆长l1、l2、l3、l4可同时乘以任意