DOC《第4章 平面连杆机构及其设计》

(2,因此曲柄以等角速度(1转过这两个角度时,对应的时间t1>

t2,并且(1/(2=t1/t2.而摇杆3的平均角速度为 (m1=(/t1, (m2=(/t2 显然,(m1?0,K?>

?1,则该机构具有急回运动性质,且(角越大,K值越大,急回运动性质也越显著. 对于一些要求具有急回运动性质的机械,可根据K值计算出(角,以便设计出各杆的尺寸. (4-2) 4.2.2 压力角和传动角 在图4-11所示的曲柄摇杆机构中,若忽略各杆的质量和运动副中的摩擦,原动件曲柄1通过连杆2作用在从动摇杆3上的力F沿BC方向.从动件所受压力F与受力点速度vc之间所夹的锐角(称为压力角,它是反映机构传力性能好坏的重要标志.在实际应用中,为度量方便,常以压力角(的余角((即连杆和从动摇杆之间所夹的锐角)来判断连杆机构的传力性能,(角称为传动角.因(=90°-(,故(越小,(越大,机构的传力性能越好.当机构处于连杆与从动摇杆垂直状态时,即(=90°,对传动最有利. 图4-11 四杆机构的压力角和传动角 在机构运转过程中,传动角((或压力角()是变化的,为了保证机构能正常工作,常取最小传动角(min大于或等于许用传动角[(],[(]的选取与传递功率、运转速度、制造精度和运动副中的摩擦等因素有关.对于一般传动,[(]=40°;

高速和大功率传动,[(]=50°.曲柄摇杆机构的最小传动角(min出现在图中的曲柄与机架共线的位置,即AB(或AB((处. 4.2.3 死点位置 在图4-12的曲柄摇杆机构中,当以摇杆3作为原动件,而曲柄1为从动件,在摇杆处于极限位置C1D和C2D时,连杆与曲柄两次共线.若忽略各杆的质量,则这时连杆传给曲柄的力将通过铰链中心A,此力对A点不产生力矩,因此,不能使曲柄转动.机构的该位置称为死点位置. 图4-12 曲柄摇杆机构的死点 当机构处于死点位置时,具有以下两个特点. (1) 当传动角(=0,机构发生自锁,从动件会出现卡死现象. (2) 如果突然受到某些外力的影响,从动件会产生运动方向不确定的现象. 图4-2所示缝纫机的踏板机构是以摇杆为原动件,使用者感到有时会出现踏不动或倒车现象,这是由于机构处于死点位置引起的,可借助飞轮的惯性作用,使曲柄越过死点位置继续转动. 在生产中,也可利用机构在死点位置的自锁特性,使机构具有安全保险作用.在图4-13的飞机起落架机构中,轮子着陆后,构件BC和CD成一直线,传给构件CD的力通过铰链中心D点,不论该力有多大,均不会使起落架折回.同理,在图4-14的钻床夹具中,当工件夹紧后,不论反力T有多大,都不会使构件CD转动而将工件松脱. 图4-13 飞机起落架机构 图4-14 钻床夹具的夹紧机构 4.3 铰链四杆机构的曲柄存在条件 曲柄是平面连杆机构中的关键构件,因为只有这种构件才有可能用电动机等连续转动的装置来驱动,机构中是否存在曲柄,取决于机构中各构件的长度和机架的选择.下面,我们首先讨论铰链四杆机构各杆长度应满足什么条件才能有曲柄存在. 在图4-15所示的曲柄摇杆机构中,各杆的长度分别为:曲柄AB=a,连杆BC=b,摇杆CD=c,机架AD=d,d>

a.为保证曲柄做整周转动,则曲柄必须能顺利通过与机架共线的两个位置AB(和AB((,即可以构成B(C(D和B((C((D.根据三角形构成的原理可以推出以下关系. 图4-15 铰链四杆机构的曲柄存在条件 由B(C(D可得 a+d≤b+c (4-3) 由B((C((D可得 b-c≤d-a 即a+b≤c+d (4-4) 和c-b≤d-a 即a+c≤b+d (4-5) 将式(4-3)、式(4-4)、式(4-5)两两相加并化简可得 a≤b,a≤c,a≤d (4-6) 由此得到铰链四杆机构中存在唯一曲柄的条件为: (1) 曲柄为最短杆;