机械原理连杆机构设计和分析5 - 图文

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第五讲 平面连杆机构及其设计

连杆机构的传动特点：

1．因为其运动副一般为低副，为面接触，故相同载荷下，两元素压强小，故可承受较大载荷；低副元素便于润滑，不易磨损；低副元素几何形状简单，便于制造。2．当原动件以同样的运动规律运动时，若改变各构件的相对长度，可使从动件得到不同的运动规律。3．利用连杆曲线满足不同的规矩要求。4．增力、扩大行程、实现远距离的传动（主要指多杆机构）。

缺点：

1．较长的运动链，使各构件的尺寸误差和运动副中的间隙产生较大的积累误差，同时机械效率也降低。2．会产生系统惯性力，一般的平衡方法难以消除，会增加机构动载荷，不适于高速传动。

平面四杆机构的类型和应用

一、平面四杆机构的基本型式

1．曲柄摇杆机构2．双曲柄机构 3．双摇杆机构

二、平面四杆机构的演化型式

1．改变构件的形状和运动尺寸

曲柄摇杆机构 -----曲柄滑块机构 2．改变运动副的尺寸

偏心轮机构可认为是将曲柄滑块机构中的转动副的半径扩大，使之超过曲柄的长度演化而成的。 3．选用不同的构件为机架

（a） 曲柄滑块机构 （b）ABBC为摆动导杆机构） （c）曲柄摇块机构（d）直动滑杆机构（定块机构）

平面四杆机构的基本知识

一、平面四杆机构有曲柄的条件

1．铰链四杆机构中曲柄存在的条件 （1）存在周转副的条件是：

?最长杆长度?其余两杆长度之和①最短杆长度，此条件称为杆长条件。

②组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。（意即：连架杆和机架中必有一杆是最短杆） 2满足杆长条件下，不同构件为机架时形成不同的机构

①以最短构件的相邻两构件中任一构件为机架时，则最短杆为曲柄，而与机架相连的另一构件为摇

1

杆，即该机构为曲柄摇杆机构。

②以最短构件为机架，则其相邻两构件为曲柄，即该机构为双曲柄机构。 ③以最短构件的对边为机架，则无曲柄存在，即该机构为双摇杆机构。 3.不满足杆长条件的机构为双摇杆机构。 注：曲柄滑块机构有曲柄的条件：a + e ≤ b

导杆机构：a < b时，转动导杆机构；

a > b时，摆动导杆机构。

例题：

2

（中

矿）

（山科）

6. 图示导杆机构中，已知LAB=40mm，偏距e=10mm，试1）欲使其为曲柄摆导杆机构，LAC的最小值为多少； 2）若LAB不变，而e=0，欲使其为曲柄摆动导杆机构，LAC

最小值为多少；

3）若LAB为原动件，试比较在e > 0和e=0两种情况下，柄摆动导杆机构的传动角，哪个是常数，哪个是变数，哪种传力果好？

解答：

问：

的

曲效

3

1）LAC?LAB?e?(40?10)?50mm，即LAC的最小值为50mm。

2）当e=0时，该机构成为曲柄摆动导杆机构，必有LAC

3）对于e=0时的摆动导杆机构，传动角?=90o、压力角??0?均为一常数，对于e>0时的摆动导杆机构，其导杆上任何点的速度方向不垂直于导杆，且随曲柄的转动而变化，而滑块作用于导杆的力总是垂直于导杆，故压力角?不为零，而传动角0?< ??90?且是变化的。从传力效果看，e=0的方案好。

二、急回运动和行程速比系数

1．极位与极位夹角

（1）极位：机构的极限位置（即摇杆两极限位置，曲柄与连杆两次共线位置）。 （2）极位夹角：摇杆处于两极限位置时，曲柄与连杆两次共线位置之间的夹角。（会作图求极位夹角） （3）摆角：摇杆两极限位置之间的夹角。 2．急回运动

在一周中，曲柄等速转动，但摇杆是不等速的：工作行程v1?空回行程v2，摇杆的这种运动性质称为急回运动。

3．行程速比系数K：衡量急回运动的程度。

v2t1?1180???K????v1t2?2180???4．结论：

??180?

K?1K?1

（1）K?1，即v2?v1，即机构有急回特性。可通过此判定曲柄的转向。

（2）当曲柄摇杆机构在运动过程中出现极位夹角?时，机构便具有急回运动特性。（注：对心曲柄滑块机构：无急回特性； b：偏心曲柄滑块机构：有急回特性。） （3）??,K?，机构急回运动也越显著。所以可通过分析?及?的大小，判断机构是否有急回运动及急回运动的程度。雷达天线的俯仰传动的曲柄摇杆机构无急回特性。

（4）急回运动的作用：在一些机械中可以用来节省动力和提高劳动生产率。

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