曲柄摇杆机构四杆机构设计课件.pptVIP

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一、曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中,若两个连架杆,一为曲柄,另一个为摇杆,则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。通常曲柄1为原动件,并作匀速转动;而摇杆3为从动件,作变速往复摆动。曲柄摇杆机构的主要特性:1.急回运动

曲柄摇杆机构中,曲柄AB在转动一周中,在B、1B两次与连杆BC共线,相应铰链中心A与C之间的2距离AC和AC分别为最短和最长,摇杆CD的位置12CD和CD分别为其左右极限位置。摇杆在两极限12位置间的夹角ψ,称为摇杆的摆角。当曲柄由位置AB顺时针转到位1置AB时,曲柄转2角=180°+θ,

这时摇杆由左极限位置CD摆到位置右极限位置1CD,摆杆角度为ψ;而当曲柄顺时针再转过角2度=180°-θ时,摇杆由位置CD摆回至位置2CD,其摆角仍然是ψ。1虽然摇杆来回摆动的摆角相同,但对应的曲柄转角不等();当曲柄匀速转动时,对应的时间也不等(tt)。12

令摇杆自CD摆至CD为工作行程,这时铰链l2C的平均速度是v=CC/t。112l摇杆自CD摆回至CD是其空回行程,这时21C点的平均速度是v=CC/t,显然vv,212212它表明摇杆具有急回运动的特性。牛头刨床、往复式输送机等机械就利用这种急回特性来缩短非生产时间,提高生产率。

急回运动特性可用行程速度变化系数(也称行程速比系数)K表示。v2C1C2/tK=──=────=──=──=─────(2-1)/t180°-θ2t1180°+θv1C1C21tθ──摇杆处于两极限2位置时,对应的曲柄所夹的锐角,称为极位夹角。K值越大,急回特性愈明显。一般机械中,1≤K≤2。

将式(2-1)整理,可得极位夹角计算公式K-1θ=180°────K+12.压力角和传动角(2-2)铰链四杆机构中,原动件1受到驱动力矩M作用时,d若不计运动副的的摩擦和构件的惯性力(矩)及重力,则通过二力杆BC作用于从动件CD上的力F沿BC方向,把F力分解为沿C点速度vC方向的分力F′和

垂直于v的分力F″它们的大小与角度α或γ有关,C即有效分力F′=Fcosα=Fsinγ,有害分力F″=Fsinα=Fcosγ。因此,F″越小越好,即角度α越小(或γ越大)对机构的工作越有利。α称为压力角,γ称为传动角,二者互为余角,γ=90°-α。

压力角α的定义是:不计摩擦、重力与惯性力时,输出构件所受主动力F的方向与输出构件在受力点处的速度方向之间所夹的锐角。由于传动角γ在简图中非常直观,所以平面连杆机构习惯于用传动角γ来表示机构的传动性能。机构工作时,其传动角是作周期变化的。为保证机构的传力性能良好,应使最小传动角γmin≥。一般许用值=40°~50°。重载大功率时取大值。

曲柄摇杆机构中,最小传动角γmin总是发生于曲柄与机架共线和重叠共线的两位置之一,如图所示。(具体证明见P30页)3.死点位置曲柄摇杆机构中,若摇杆为主动件,当从动件与连杆共线时,机构的传动角γ为零,此时不论驱动力F有多大,其有效分力,

机构的这种位置称为机构的死点位置。死点位置对传动不利,但对夹紧和防松有利。如图铰链四杆机构,当工件5被夹紧时,铰链中心B、C、D共线,工件加在杆1上的反作用力F无论多大,也不能使杆3转动。这就保n证在去掉外力F之后,仍能可靠地夹紧工件。当需要取出工件时,只需向上扳动手柄,即能松开夹具。

二、双曲柄机构两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。双曲柄机构功能:原动曲柄转动(匀速)→从动曲柄转动(非匀速或匀速)双曲柄机构中,最常用的是平行四边形机构,或称平行双曲柄机构。

三、双摇杆机构两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。原动摇杆摆动→从动摇杆摆动

§2-2铰链四杆机构有整转副的条件整转副定义:两构件能相对转动360的转动副。0显然铰链四杆机构中曲柄就具有整转副。曲柄摇杆机构在什麽条件具有整转副?已知:杆1曲柄,杆2连杆,杆3摇杆,杆4机架。各杆长度为l、l、l、123l4。曲柄1与杆4的夹角的变化范围:

当摇杆处于左右权限位置时,曲柄与连杆两次共线。此时杆1与杆2的夹角β的变化范围为也是杆3为摇杆,它与相邻两杆的夹角ψ、γ的变化范围小于360°。显然,A、B为整转副,C、D不是整转副。为了实现曲柄1整周回转,AB杆必须顺利通过与连杆共线的两个位置AB′和AB″。

当杆1处于AB′位置时,形成三角形。根据三角形任意两边之和必大于(极限情况下等于)第三边的定理可得l≤(l-l)+l3l≤(l-l)+l4213214即l+l≤l+l(2-4)1423l+l≤l+l(2-5)1324当杆1处于AB″位置时,形成三角形

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