常用机构(四连杆机构)

机械设计基础平面连杆机构了解常用四杆机构的基本类型和应用。对急回特性、传动角、压力角、死点位置等有明确概念。内容•平面四杆机构的基本类型•平面四杆机构的演化•平面四杆机构的特点及设计机械设计基础平面连杆机构一、铰链四杆机构•平面连杆机构的基本型式是铰链四杆机构•其余四杆机构均是由铰链四杆机构演化而成的铰链四杆机构机械设计基础平面连杆机构•结构特点：四个运动副均为转动副•组成：机架、连杆、连架杆机架：固定不动的构件——AD连架杆：直接与机架相连的构件——AB、CD连杆：不与机架相连的构件—BC曲柄：能作整周转动的连架杆摇杆：不能作整周转动的连架杆1B2C31B2C34AD连杆连架杆连架杆机架1234ABCD曲柄摇杆(摆杆)(周转副)(摆转副)机械设计基础平面连杆机构按连架杆不同运动形式分：(1)曲柄摇杆机构(2)双曲柄机构(3)双摇杆机构连杆连架杆连架杆1234ABCD4AD23２作机架曲柄摇杆机构14AD23３作机架双摇杆机构4AD1231作机架双曲柄机构曲柄摇杆机构4AD123机械设计基础平面连杆机构(1)曲柄摇杆机构•结构特点：连架杆1为曲柄，3为摇杆•举例：搅拌器机构•雷达天线机构1234用途：改变运动形式回转——遥感摆动摇杆摆动——回转机械设计基础平面连杆机构(2)双曲柄机构•结构特点：二连架杆均为曲柄•举例：振动筛机构变速机械设计基础平面连杆机构特殊双曲柄机构：•平行四边形机构特点：二曲柄等速运动不确定问题•反平行四边形机构结构特点：二曲柄转向相反车门开闭机构机械设计基础平面连杆机构(3)双摇杆机构•结构特点：二连架杆均为摇杆•举例:鹤式起重机机械设计基础平面连杆机构特殊机构•等腰梯形机构•实例:汽车前轮转向机构机械设计基础平面连杆机构(1)曲柄存在条件ABCDabcdf设AB为曲柄,且ad.由△BCD:b+cf、b+fc、c+fb以fmax=a+d，fmin=d-a代入并整理得：b+ca+d、b+da+c、c+da+b并可得:ab、ac、ad.（以曲柄摇杆机构为例）曲柄存在的条件：(1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。(2)曲柄是最短杆。3铰链四杆机构类型的判别：机械设计基础平面连杆机构铰链四杆机构类型的判别：当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时–最短杆是连架杆之一——曲柄摇杆机构–最短杆是机架——双曲柄机构–最短杆是连杆——双摇杆机构当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时——双摇杆机构曲柄存在的条件：(1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和(2)曲柄是最短杆。机械设计基础平面连杆机构连杆连架杆连架杆1234ABCD机构演化方法改变杆件长度，用移动副取代回转副扩大回转副变更机架等二、铰链四杆机构的演化机械设计基础平面连杆机构1B2C34AD曲线导轨曲柄滑块机构lCDe01B24AC3偏置式曲柄滑块机构对心式曲柄滑块机构1B24AC3e3D1B2C4A对CD杆等效转化转动副变成移动副（1）改变杆件长度——曲柄滑块机构机械设计基础平面连杆机构e——偏心距e=0为曲柄滑块机构e≠0为偏置曲柄滑块运动特点：曲柄的回转运动变换为滑块的往复直线运动（如空压机）或将滑块的往复直线运动变换为回转运动（如内燃机）。机械设计基础平面连杆机构（2）选不同构件作机架•曲柄滑块机构•导杆机构变更机架曲柄滑块机构例导杆机构例•曲柄摇块机构•移动导杆机构（定块机构）曲柄摇块机构移动导杆机构机械设计基础平面连杆机构C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234AB123C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C432C4AB1导杆机构将曲柄滑块机构中的曲柄作为机架，既变为导杆机构。转动导杆机构：BCAB导杆可作360º回转摆动导杆机构：BCAB导杆在小于360º范围内摆动。（牛头刨床的主传动机构）机械设计基础平面连杆机构(3)扩大回转副•曲柄滑块机构(扩大回转副)•偏心轮机构——偏心轮机构曲柄摇杆机构中，将曲柄上的转动副B的半径扩大至超过曲柄的长度，曲柄变成一个几何中心与回转中心不重合的圆盘，称为偏心轮。提高偏心轴的强度和刚度、简化结构机械设计基础平面连杆机构偏心轮用在：曲柄销承受较大冲击载荷、曲柄长度较短及需要装在直轴中部的机器之中的机构中.还如：脚踏砂轮机构颚式破碎机。机械设计基础平面连杆机构三、平面四杆机构的传动特性急回特性死点位置压力角和传动角机械设计基础平面连杆机构•当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有急回特征•极位夹角：对应从动杆的两个极限位置,主动件两相应位置所夹锐角.•急回特性分析：•1=C•1=1t1=1800+•2=1t2=1800-•t1t2,v2v1•行程速比系数K急回特征•K=1,无急回特性↑K↑急回特征越显著1jB2C212v2v100212112122112180180tttCCtCCvvK//11180KK慢快急回特性的应用例：牛头刨工作要求B1C14ABCD231机械设计基础平面连杆机构压力角FV从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点速度方位线所夹锐角.(不考虑摩擦)传动角ddd1800d压力角的余角.(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角)压力角和传动角(3)传力特性机械设计基础平面连杆机构传动不利，设计时规定4050通常，机构在运动过程中传动角是变化的，最小值在哪？机械设计基础平面连杆机构最小传动角minDdBACabcdjdjcos2cos2222222cbcbBDdadaBDcbdadacb2cos2cos2222jdj=0cosj=1cosddminj=180°cosj=–1cosddmax分析dmin或dmax可能最小曲柄摇杆机构,当曲柄主动时,在曲柄与机架共线的两个位置之一,传动角最小.机械设计基础平面连杆机构•死点:•传动角为零=0(连杆与从动件共线),机构顶死死点B1C1B2C24ABCD231Fv=00Fv=00=00C2B2=00BACB1C１机械设计基础平面连杆机构•利用构件惯性力•实例:家用缝纫机•采用多套机构错位排列•实例:蒸汽机车车轮联动机构•蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联动机构通过死点克服死点的措施GG’EFE’F’机械设计基础平面连杆机构•实例:夹具•飞机起落架机构死点的利用=00机械设计基础平面连杆机构2-3平面四杆机构的特点及其设计一、平面四杆机构的特点二、平面四杆机构的设计机械设计基础平面连杆机构一、平面四杆机构的特点•全低副（面接触），承受冲击力，易润滑，不易磨损•运动副结构简单，易加工•运动规律多样化、点的运动轨迹多样化•运动副累积误差大，效率低•惯性力难以平衡，不宜用于高速•不能精确实现复杂的运动规律，设计计算较复杂123ABC4机架连杆连架杆A1B2C3D44A12B3C56DE机械设计基础平面连杆机构设计类型1.实现连杆给定位置2.实现预定运动规律例如:从动件的急回运动特性3.实现预定运动轨迹方法：解析法、作图法、实验法二.平面四杆机构的设计机械设计基础平面连杆机构如实现预定的连杆位置要求机构能引导刚体（一般为连杆）通过一系列给定位置例：飞机起落架机构:•要求实现机轮放下和收起两个位置铸造翻砂机构:•要求实现两个翻转位置1.实现连杆给定位置机构机械设计基础平面连杆机构●D设计已知活动铰点B、C中心位置，求固定铰链A、D中心位置。B1C1B2C2四杆机构AB1C1D为所求.A●机械设计基础平面连杆机构实现连杆给定的三个位置B1C1B2C2B3C3AD四杆机构AB1C1D为所求.机械设计基础平面连杆机构2.具有急回特性的机构机械设计基础平面连杆机构B2C2按给定的K值,设计曲柄摇杆机构1）给定K、y、LCDABCDO2y——180°K-1K+1①分析.900-B1ADC1机械设计基础平面连杆机构C2DC1y900-2OAEBCAC1=BC-ABAC2=BC+ABAB=—————AC2-AC12BC=—————AC2+AC12曲柄摇杆机构ABCD为所求.②设计.以mL=…作图.LAB=mLAB=、LBC=mLBC=.……——1800=K-1K+1…机械设计基础平面连杆机构2）给定K、y、LCD、[].C2DC1yABCC3B3min2minA0①分析.机械设计基础平面连杆机构②设计.C2DC1y2[]A0AC3B3minmin须不小于[].机械设计基础平面连杆机构•实现预定轨迹的设计•即要求机构中连杆上某点的轨迹能与给定的曲线相一致,或能通过给定曲线上的若干有系列的点如:搅拌器机构——要求连杆上某点按搅拌特点生成某种轨迹3实现预定运动轨迹机构机械设计基础平面连杆机构实验法、图谱法、解析法.设计机械设计基础平面连杆机构连杆曲线图谱机械设计基础平面连杆机构机械设计基础平面连杆机构•作业:•3-1,3-2,3-3