4平面连杆机构及其设计详解.ppt

二、用图解法设计四杆机构 1. 按给定的行程速比系数K设计四杆机构——实现给定运动要求 2. 按连杆预定位置设计四杆机构——实现给定连杆位置（轨迹）要求 3. 按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构——实现给定连架杆位置（轨迹）要求 1. 按给定的行程速比系数K设计四杆机构 ◆曲柄摇杆机构 设计要求：已知摇杆的长度CD、摆角?及行程速比系数K。设计过程： 计算极位夹角： 选定机构比例尺，作出极位图： G F (除弧FG以外) I M ? N 90o-? C1 C2 D ? P ? B1 B2 A 联C1C2，过C2 作C1M ? C1C2 ；另过C1作 ? C2C1N=90?-? 射线C1N，交C1M于P点； 以C1P 为直径作圆I，则该圆上任一点均可作为A铰链，有无穷多解。 设曲柄长度为a，连杆长度为b，则: C2 B2? C1 B1? ? I G F C1 C2 D ? ? B1 B2 A ——错位不连续问题 ?A铰链不能选定在FG弧段 不连通域 ? 90o-? P ? A E 2a II Oa Ob I C1 C2 D ? 欲得确定解，则需附加条件： (1)给定机架长度d； (2)给定曲柄长度a； (3)给定连杆长度b (1)给定机架长度d的解： (2)给定曲柄长度a的解： 作图步骤： 证明： (3)给定连杆长度b的解： I ? 90o-? P III E 2b ? A C1 C2 D ? Oa Ob 作图步骤： 证明： ◆曲柄滑块机构 已知条件：滑块行程H、偏距e和行程速比系数K 设计过程： I M ? N 90o-? P ? B1 B2 A C1 C2 有无穷多解 设曲柄长度为a，连杆长度为b，则: ◆摆动导杆机构 对于摆动导杆机构,由于其导杆的摆角φ 刚好等于其极位夹角θ，因此，只要给定曲柄长度LAB (或给定机架长度LAD)和行程速比系数K就可以求得机构。 分析： 由于θ与导杆摆角φ相等，设计此机构时，仅需要确定曲柄 a。 计算θ＝180?(K-1)/(K+1)； 任选D作∠mDn＝φ＝θ 取A点，使得AD=d, 则: a = d sin(φ/2) 已知：机架长度d，K，设计此机构。 φ=θ m n d A D θ φ=θ B A D B 2. 按连杆预定位置设计四杆机构 已知连杆上两活动铰链的中心B、C位置（即已知LBC） 已知机架上固定铰链的中心A、D位置（即已知LAD） 已知连杆在运动过程中的两个位置B1C1、B2C2 ，设计四杆机构 已知连杆上在运动过程中的三个位置B1C1、B2C2 、B3C3，设计四杆机构。 已知连杆在运动过程中的两个位置E1F1 、 E2F2 ，设计四杆机构 已知连杆上在运动过程中的三个位置E1F1、E2F2、E3F3 ，设计四杆机构 已知连杆上两活动铰链的中心B、C位置（即已知LBC） 已知连杆在运动过程中的两个位置B1C1、B2C2 ，设计四杆机构 c12 设计步骤： b12 设计分析： 铰链Ｂ和Ｃ位置已知，固定铰链Ａ和Ｄ未知。铰链Ｂ和Ｃ轨迹为圆弧，其圆心分别为点Ａ和Ｄ。Ａ和Ｄ分别在B1B２和C1C２的垂直平分线上。 D A B1 C1 C2 B2 联B1B２，作垂直平分线b12 铰链Ａ 联C1C２ ，作垂直平分线c12 铰链D 有无穷多解 c23 b23 已知连杆上在运动过程中的三个位置B1C1、B2C2 、B3C3，设计四杆机构。 b12 c12 A B1 C1 C2 B2 B3 C3 D 唯一解 小结 平面四杆机构的演化方式 1、改变构件的形状和相对尺寸：转动副?移动副 对心曲柄滑块机构 变连杆为滑块 双滑块机构 A B C 3 2 1 4 摇块 A B C 3 2 1 4 导杆 偏心轮机构 曲柄滑块机构 2、改变运动副的尺寸：曲柄?偏心轮 扩大转动副B的半径 超过曲柄长 转动副B的半径扩大超过曲柄长 3、选用不同构件为机架——倒置法 机构的倒置：选运动链中不同的构件作机架以获得不同机构的演化方法称为机构的倒置。 A B C 3 2 1 4 曲柄滑块机构 A B C 3 2 1 4 导杆 导杆机构 A B C 3 2 1 4 摇块 曲柄摇块机构 §8-3 有关平面四杆机构的基本性质 运动特性 1.曲柄存在条件 2.急回特性 3.运动连续性 动力特性 1.压力角、传动角 2.死点 一、铰链四杆机构曲柄存在的条件 —— Grashoff定理 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 ? ? ? A B C D a b c d B1 C1 E F B2 C2 E? F? 若使AB能够整周回转，必须使得以?圆上任一点为中心，以杆长b为半径所形成的?圆与?圆有交点，即： BE? ? b ? BF? 亦即： B1、B2点为形成周转副的关键点。 ? ? A B C D