第二章平面连杆机构设计.ppt

第三章 平面连杆机构设计 3.1 平面四杆机构的类型及应用 一、平面四杆机构的基本型式 二、平面连杆机构传动的特点 3.2 平面连杆机构的基本知识 2.3 用作图法设计平面四杆机构 2.4 构件的结构设计 条件：给定连杆两位置或三位置及活动铰链 B、C 该机构的设计实质上就是确定两固定铰A、D的位置。 图3-17 （1）按连杆预定位置设计四杆机构 图3-17 当给定连杆两位置B1C1 B2C2时，如图3-17所示。由于B、C两点的轨迹都是圆弧，故知转动副A、D分别在B1B2和C1C2的垂直平分线上，也就是说A、D可以在其 垂直平分线上任意选取。显然，在这种情况下，该机构的设计有无数个答案，此时可以根据结构条件或其它辅助条件来确定A、D的位置。 图3-18 如果给定连杆BC的三个位置，如图3-18所示，其答案就是唯一的。 图 3－19 如图所示为铸造车间振实造型机工作台的翻转机构，就是实现连杆两预定位置的应用实例。当翻台（即连杆BC）在振实台上 振实造型时，处于图示实线B1C1位置。而需要起模时，要求翻台能转过180°。 转过180°到达图示托台上方虚线B2C2位置，以便托台上升接触砂箱起模。若已知连杆BC的长度，B1C1和B2C2 图 3－19 在坐标系中的坐标，并要求固定铰链中心A、D位于x轴线上，此时可以选定一比例尺，按上述方法设计出AB、CD、AD长度 （2）按给定连架杆对应位置设计四杆机构 求解这一类问题，我们是利用机构反转法，即把两连架杆假想地当作连杆和机架，这样两连架杆间的相对运动就化为连杆相对于机架的运动，其图解法与前述相同。 图3-20 如图所示，已知连架杆AB和机架AD的长度、位置，AB的三个位置及连架杆CD上一直线的三个位置DE1、DE2、DE3，求出CD上活动铰链C的位置。 图3-20 将连架杆CD的第一位置DE1当作机架，将四边形AB2E2D和AB3E3D分别刚性地绕D点转到DE2、DE3与DE1重合位置，则点B2、B3转到新的位置 、 ，点A到达 、 位置。分别作 、 的中垂线，两中垂线的交点即为活动铰点C的位置。显然该机构有唯一解。 图3-21 若给定连架杆的两个位置，则机构有无穷解，如图3-21所示。 对于曲柄滑块机构，其作图法原理与上述相同，请同学们下去后自己练习。 （3）按给行程速比系数K设计四杆机构 对于有急回运动的四杆机构，设计时应满足行程速比系数K的要求。在这种情况下，可以利用机构的极限位置的几何关系，再结合其它辅助条件进行设计。 下面我们分别介绍曲柄摇杆、曲柄滑块、曲柄导杆三类机构的设计方法。 图 3-22 （a）曲柄摇杆机构 如图3-22所示，已知摇杆CD长度及摆角，行程速比系数K，要求设计曲柄摇杆机构。步骤如下 1）由公式，求出极位夹角 2）任选固定铰D的位置，并作出摇杆两极限位置C1D和C2D，夹角为 。 3-22 3）连接C1C2，作 得交点O，以O为圆心，OC1为半径作圆（称作 圆） 4）在 圆上任取一点A为固定铰，则 图 3-22 5）连接AC1、AC2，则AC1、AC2分别为曲柄与连杆重迭拉直共线位置，即： 6）由上式可以求得 图 3-22 作图法为： 以C2为圆心，以AC1为半径划弧交AC2于E，再做AE线段的中分线求得B1点，以A为圆心，AB1为半径画圆，交AC2延长线于B2，则B1、B2即为活动铰接点的位置。 注意： （1）曲柄固定铰链点A不能选在GF弧段上，否则机构不满足运动连续性要求。 （2）可以看出，机构有无穷解。具体A的位置可依据工作要求、结构条件进行选择。 图 3-22 图 3-23 （b）曲柄滑块机构 设已知行程速比系数K，行程H，偏距e，要求设计此偏置曲柄机构。 图解法与前述相类似。 先由K求出 ；作一直线C1C2=H； 作 交于O点；以O为圆心，OC1为半径作出 圆； 图 3-23 作直线 ，间距为e，交 圆于A点。重复前述第5、6步骤即可求得机构，如图3-23所示。 （c）导杆机构 设已知摆动导杆机构中，机架的长度为d，行程速比系数为K，要求设计该机构。 如图所示导杆机构，可以看出该机构的极位夹角 与导杆摆角 相等。这样，设计就简单了。 图 3-24 首先由K求出；然后选择一点D，作 再作