连杆机构主要功能是实现运动形式或运动位置及规律的变....pdf

第四章常用机构的设计及连杆机构的仿真
§4-1 连杆机构
连杆机构主要功能是实现运动形式或运动位置及规律的变换,或利用死点位置实现夹紧,
利用杠杆原理实现增力等。
一、曲柄摇杆机构
在曲柄摇杆机构中,若曲柄为原动件,摇杆为从动件,摇杆可能有急回特性。
按给定摆角 M 和传动角范围设计曲柄摇杆机构时,荐用图 4—l 来确定各杆长度尺寸及
行程速比系数 K。在图中 a、b、c、d 分别表示机构中曲柄、连杆、摇杆和机架的长度,K 表示
行程速比系数,表示传动角, M 为摇杆摆角, 0 表示摇杆右极限的极位角,见图 4-2。在
图 4—l (a)、(b)中,机构无急回特性,但有较好的传力特性。图 4—1 (c)、(d) 中有急回特性,
但在曲柄和连杆共线的极限位置传力性能稍差,这适用于工艺载荷只在一个极限位置附近作用
的情况。按图 4—l 来确定机构尺寸不仅可满足预期的 M 要求,传力效果良好,而且,可获得
尺寸最紧凑的机构。
利用图 4—l 设计曲柄摇杆机构实例。
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试设计一曲柄摇杆机构,要求从动件摆动行程 M  70 ,传动角 45 135 。
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解由图 4—1(a)查得 M  70 得一曲线交点 N,由 N 作铅垂线得 c=,d=,
0
b/c=,可求得b    2 。同时可知摇杆右极限位置角 0  91 ,机构图如图 4-2
所示。
二、曲柄滑块机构
在曲柄滑块机构中,若用 a、b、e 分别表示曲柄、连杆、偏距的尺寸,则曲柄长度尺寸应
满足 a  e  b 。
e = 0 的对心曲柄滑块机构无急回特性,滑块行程 s=2a,最大压力角 a  arcsina / b。
e≠0 的偏置曲柄滑块机构,曲柄主动时,滑块有急回特性,行程速比系数(如图 4-3 所
示)。
K /, 为极位夹角,  2 1
 2  arcsine /b  a, 1  arcsine /b  a。
1/ 2
设连杆比为 b / a , 则行程 s  a22 1 22 1cos, 最大压力角
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 max  arcsina  e/ b,工作行程可采用“—”号,以减小压力角使传力效果好,但回程时
压力角变大。
图 4-1 曲柄摇杆机构设计线图

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0
图 4-2  M  70 的曲柄摇杆机构图 4-3 曲柄滑块机构
按给定行程 s 和行程速比系数 K,及传动角范围设计曲柄滑块机构时,荐用图 4—4 来确
定各杆长度尺寸。其中:
 a / l , b b / l , e e / l , s s / l , l a  b  e/ 2 , 0 为最小传动角 min , M
为最大传动角 max 。
图 4-4 曲柄滑块机构设计图解
利用图 4-4 设计曲柄滑块机构。
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试设计一曲柄滑块机构,要求 s=300mm, 40  min  90 , 90  max  135 ,行程速
比系数 K=~。
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解由图 4-4(a)传动角极值图中查出了 01  40 , 02  90 , m  135 三条直线[见图
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4-1
4-4(d)算例图];再由图 4-4(b)行程速比系数图中查出 K= 和 K= 的两条曲线(见算例图),
五条线围成一个区域(见算例图),在区域中任选一点即为所求设计方案。若选 p 点,则得
a , b , e ,再由图4-4(c) 的滑块行程图谱,根据a和 e可查出 s 。
最终可由 s=300mm, s 求出 l  ;则分别可求得:
a  a l  , b  b l  , e  e l 
三、曲柄导杆机构
根据导杆的运动形式又可分为摆动导杆机构和转动导杆机构,如图 4—5 所示。
(一)图 4-5(a)是摆动导杆机构,它的主要功能是实现由连续转动变换为有急回特性的往
复摆动。行程速比系数K  M / M ,与导杆摆动行程 M 大小有关。 M 大小又
取决于 d/a 的值,其中 d 为机架长度, a 为曲柄长度。 d/a 小则急回系数大,角速度值也大,