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1、若干个构件，通过低副（转动副或移动副）联接所组成的机构称为连杆机构。也称低副机构，其优点：低副面接触，能够承受较大的载荷；改变从动件的长度，可改变从动件的运动规律；连杆曲线可以满足不同的轨迹要求；实现增力，扩大行程和远距离传动。缺点：运动链长，积累误差大；连杆机构总质心作变速运动，一般的方法难以平衡；要准确实现从动件的运动规律，机构设计十分繁难，一般只能近似地实现。,第五章：平面连杆机构 5.0 复习,一、平面连杆机构的基本结构 由N个构件组成的平面连杆机构称为平面N杆机构，如平面四杆机构、平面六杆机构等等。有关机构构件和运动副的其它名称和概念,曲柄,连杆,摇杆,铰链四杆机构,曲柄(Crank
2、)能相对于机架作整周转动的连架杆。,连架杆(Side link)用低副与机架相联接的构件。,摇杆(Rocker)不能相对于机架作整周转动的连架杆。,连杆(Coupler)不与机架联接的构件。,周转副(Fully rotating pair)联接的两构件能相对作整周转动的运动副。,周转副,摆转副,周转副,摆转副,摆转副(Partially rotating pair)联接的两构件不能相对作整周转动的运动副。,平面四杆机构是能实现各种运动形式转换的最简单的连杆机构。平面四杆机构最基本的结构型式铰链四杆机构(Revolute four-bar mechanism)四个运动副都是转动副的四杆机构。,铰
3、链四杆机构,双摇杆机构,双曲柄机构,曲柄摇杆机构,第五章：平面连杆机构 5.0 复习,二、平面四杆机构的演化在工程实际中，还常常采用多种不同外形、构造和特性的四杆机构。这些四杆机构都可以看作是由铰链四杆机构通过各种方法演化而来，掌握这些演化方法，有利于对连杆机构进行创新设计。改变构件形状和运动尺寸的演化方法选用不同构件为机架的演化方法改变运动副尺寸的演化方法 运动副元素逆换的演化方法,第五章：平面连杆机构 5.0 复习,平面连杆机构中的连架杆常作为运动和动力的输入构件(主动件)与输出构件(从动件)。机构主动件与从动件的运动学性质在很大程度上决定了机构的性质与用途。平面连杆机构常以连架杆尤其是从
4、动件的运动特征来定义机构的名称。,曲柄摇杆机构(Crank-rocker mechanism),双摇杆机构(Double-rocker mechanism),机架,曲柄,机架,摇杆,摇杆,摇杆,双曲柄机构(Double-crank mechanism),曲柄,曲柄,曲柄滑块机构(Slider-crank mechanism),滑块,曲柄,曲柄摆动导杆机构(Crank-and-oscillating guide-bar mechanism),双滑块机构(Double-slider mechanism),曲柄,摆动导杆,滑块,滑块,一.周转副存在的条件 机构中具有周转副的构件是关键构件。具有周转副
5、的连架杆即为曲柄。机构中有没有曲柄，有多少曲柄，是一个十分重要的问题。条件：1）最短杆与最长杆长度之和小于等于其它两杆杆长之和；2）组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。（最短杆两端运动副为周转副，最短杆相对构件两端运动副为摆转副）影响平面铰链四杆机构中曲柄存在的因素 构成四杆运动链的各构件长度 运动链中选取的机架与其它构件的相对位置二.曲柄存在条件1）杆长条件；2）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。,第五章：平面连杆机构 5.0 复习,2.急回运动特性,曲柄摇杆机构,极限位置1连杆与曲柄拉伸共线,极限位置2连杆与曲柄重叠共线,极位夹角 机构从动件处于两极限位置时，主动件在对应位置所夹的锐角。,
6、工作行程(慢行程)曲柄转过180，摇杆摆角，耗时t1，平均角速度m1 t1,180,180,返回行程(快行程)曲柄转过180，摇杆摆角，耗时t2，平均角速度m2 t2,常用行程速比系数K来衡量急回运动的相对程度。,设计具有急回要求的机构时，应先确定K值，再计算。,180,180,曲柄滑块机构的极位夹角,180,180,摆动导杆机构的极位夹角,摆动导杆机构,慢行程,快行程,慢行程,快行程,思考对心曲柄滑块机构的极位夹角,二、传力特性 1.压力角和传动角,有效分力 F Fcos Fsin 径向压力 F Fsin=Fcos 角越大，F 越大，F 越小，对机构的传动越有利。连杆机构中，常用传动角的大小
7、及变化情况来衡量机构传力性能的优劣。,压力角作用在从动件上的力的方向与着力点速度方向所夹锐角。传动角 压力角的余角。,传动角 出现极值的位置及计算,min为1和2中的较小值者。为了保证机构具有良好的传力性能，设计时通常要求min 40；对于高速和大功率传动机械，min 50。,传动角总取锐角,2.死点(Dead point)位置,=0,连杆与曲柄在两个共线位置时，主动件摇杆通过连杆作用于从动件曲柄上的力F通过其回转中心，0，曲柄不能转动。,=0,不管在主动件上作用多大的驱动力，都不能在从动件上产生有效分力的机构位置，称为机构的死点位置。,如何使机构顺利通过死点位置？,利用飞轮惯性,机构错位排列
8、,利用死点位置,飞机起落架,钻孔夹具,0,平面四杆机构设计的两类基本问题,一类：实现连杆工作要求的设计问题二类：实现连架杆工作要求的设计问题,4、按K设计四杆机构,3、按两连架杆的两、三组对应角位移（知A，D，B1，B2，B3），设计铰链四杆机构。（确定C）,2、已知A，D，连杆的三个位置，设计铰链四杆机构。,1、已知B，C及连杆的三个位置，设计该铰链四杆机构。若知2个位置，无穷解。,二、平面四杆机构的图解法设计,一、设计原理：相对运动原理（机构倒置法，反转法）,第五章的基本要求,1.了解平面四杆机构的基本型式，掌握其演化方法。2.掌握平面四杆机构的工作特性。3.了解连杆机构传动的特点及其功能。4.了解平面连杆机构设计的基本问题，熟练掌握根据具体设计条件及实际需要，选择合适的机构型式和合理的设计方法，解决具体设计问题。,
