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机械设计基础平面四杆机构的运动特性分析

发布时间:2022/8/17 18:44:50   

一、铰链四杆机构中曲柄存在的条件:

(1)最短杆+最长杆≤其他两杆:

最短杆为机架,则为双曲柄机构;

最短杆为连杆,则为双摇杆机构;

最短杆对杆为连架杆,则为曲柄摇杆机构,最短杆为曲柄。

(2)最短杆+最长杆>其他两杆,则为双曲柄机构。

例:判断下列四杆机构类型:

解:双曲柄机构、曲柄摇杆机构、双摇杆机构、双摇杆机构。

二、急回运动特性:

一曲柄摇杆机构,其曲柄AB在转动一周的过程中,有两次与连杆BC共线,摇杆CD的位置C1D和C2D分别为两个极限位置。摇杆在两极限位置间的夹角称为摇杆的摆角。急回运动特性可用行程速比系数K表示,即:

式中,摇杆处于两极限位置时,对应的曲柄所夹的锐角,称为极位夹角

由以上分析可知:极位夹角越大,K值越大,急回运动的性质也越显著。但机构运动的平稳性也越差。因此在设计时,应根据其工作要求,恰当地选择K值,在一般机械中1K2。

三、压力角和传动角:

在不计摩擦力、惯性力和重力时,从动件上受力点的速度方向与所受作用力方向之间所夹的锐角,称为机构的压力角。压力角的余角称为机构的传动角。

四、止点(死点)位置:

对于急回运动特性图所示的曲柄摇杆机构,如以摇杆3为原动件,而曲柄1为从动件,则当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时,连杆2与曲柄1共线,若不计各杆的质量,则这时连杆加给曲柄的力将通过铰链中心A,即机构处于压力角为90°(传力角为0)的位置,此时驱动力的有效力为0。此力对A点不产生力矩,因此不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。死点位置会使机构的从动件出现卡死或运动不确定的现象。

但在工程实践中,有时也常常利用机构的死点位置来实现一定的工作要求,如下图所示的工件夹紧装置,当工件5需要被夹紧时,就是利用连杆BC与摇杆CD形成的死点位置,这时工件经杆1、杆2传给杆3的力,通过杆3的传动中心D。此力不能驱使杆3转动。故当撤去主动外力P后,在工作反力N的作用下,机构不会反转,工件依然被可靠地夹紧。

死点的克服:(1)利用自身或飞轮的惯性;(2)多组机构错排。



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