常用机械机构 - 图文(4)

2019-08-01 23:53

在曲柄滑块机构中,若将其中转动副C或B演化为移动副,则得到含两个移动副的四杆机构。如图4-26所示为转动副C演化为移动副的过程,所得机构如图4-26(b)所示称为曲柄移动导机构,其中移动导杆3的位移S与主动件曲柄1的转角φ的正弦成正比,即S=asinφ,故此机构又称正弦机构。 4.1.5平面四杆机构的基本特性

1. 铰链四杆机构有曲柄的条件

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如图4-27所示,杆AB为曲柄,设l1、l2、l3、l4分别为AB、BC、CD、AD各杆长度。且设l1<l4,A为整周回转副。

在△BCD中 l1+l4<l2+l3

(4-2)

在△B'C'D中

l3≤(l4-l1)+l2,即:l1+l3≤l2+l4 l2≤(l4-l1)+l3,即:l1+l3≤l2+l4

(4-3) (4-4)

将式(4-2)~式(4-4)中任意两式相加可得:

l1≤l2,l1≤l3 ,l1≤l4。

所以,l1为最短杆,且l1与任意 一杆长度之和都小于其他两杆长度之和。 结论:铰链四杆机构有曲柄的条件是:

(1)最短杆与最长杆的长度之和应小于或等于其具有的几种基本形式: (2)最短杆或其邻杆应为机架。

根据铰链四杆机构有曲柄的条件,我们可以判别出其具有的几种基本形式: 当铰链四杆机构满足构件长度和条件时,若: (1)最短杆为连架杆时 为曲柄摇杆机构。 (2)最短杆为机架时 为双曲柄机构。 (3)最短杆为连杆时 为双曲柄机构。

当铰链四杆机构不满足构件长度和条件时,为双摇杆机构。

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2、急回特性

如图4-28所示,当曲柄AB为主动件作等速回转时,摇杆CD为从动件变速摆动,曲柄AB每回转一周,出现两次与连杆BC共线的位置,这时摇杆CD分别处在两个极限位置C2D,这时曲柄所在位置之间的夹角θ称为极位夹角。 ....

当曲柄以角速度ω从AB1到AB2顺时针转过α1=180゜+θ时,摇杆2从C1D位置摆到C2D。所花时间为t1,平均速度为ν1。当曲柄以ω从AB2到AB1转过α2=180゜-θ时,摇杆从C2D置摆回到C1D所花时间为t2,平均速度ν2。由于α1>α1,所以t1>t2,ν1<ν2。

这说明,当曲柄等速回转时,摇杆来回摆动的速度不同,其返回的速度较大,机构的这种性质,称为急回特性。行程速比系数常用K来表示。

所以,除曲柄摇杆机构外,如图4-29所示偏置曲柄滑块机构、如图4-25(a)所

示导杆机构也都有急回特性。机构有无急回特性,取决于该机构极位夹角θ是否大

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于零,θ越大,急回特性越显著。

压力角与传动角:

(1)压力角和传动角的概念

如图4-30所示曲柄摇杆机构中,原动件AB通过连杆BC推动从动件CD。如果连杆BC是二力构件,则从动件CD上所受到的传动力F的作用方向应沿BC方向,作用点在C点。传动力F的方向与其作用点C的速度νC方向之间的所夹的锐角α,称为压力角。力F沿νC方向上的分力F′=Fsinα是推动从动件的有效分力,它只能增大摩擦力。从增大传动效率的角度来年,F越大,传动效率超高。亦即压力角α越小,机构的传力性能越好。力F与F″之间所夹的锐角γ称为传动角。传动角与压力角互为余角,即α+γ=90゜。很显然,传动角盐碱,机构传力性能越好,所以,传动角也可以作为判别机构传力性能的重要参数。

(2)求最小传动角

机构运动时,传动角γ(或压力角α)是变化的,为了保证机构的传力性能,其传动角不可太小,一般要求,对传递功率大的机构,要求γmin≥50゜。

铰链四杆机构的最小传动角难以直接求得,一是当δ=δmin=γmin;二是当δ为钝角时,γ=180゜-δ,由机构几何关系可知,在曲柄AB转到AB″位置与AD共线时,δ角最大,并可能为钝角。此时,δ=δmax,γmin=180゜-δmax。然后再比较两个γmin取其中最小的γmin,使之大于或等于许用传动角。

3.死点位置

如图4-31所示,如果铰链四杆机构的原动件为构件CD,构件AB为从动件,则在图中虚线所示机构的两个极限位置上,由于连杆BC与从动件AB共线,γ=0゜,

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传动力的有效分力为零,连杆BC不能推动从动件AB做功,整个机构处于停顿状态,我们将这种机构传动角γ=0゜的位置称为死点位置。 ....

在死点位置上,从动件的转动方向不能确定,既可有正转也可能反转,还可能静止。例如,在使用家用缝纫机时,踩动踏板通过连杆使曲轴转动,常常会出现踩不动成倒车的现象,这都是因为踏板机构处于死点位置的缘故。

对用于传动的机构,应设法消除死点位置时的停顿和运动方向不确定现象。工程上,常利用飞轮的惯性越过机构的死点位置,如缝纫机中的大皮带轮等;也可以利用机构的错位排列度过死点位置;当一个机构处于死点位置时,利用另一个机构的动力越过死点位置,如多缸内燃机、火车车轮联运机构等。

有时,工程上也利用死点位置来实现一定的工作要求。

如图4-32所示的飞机起落机构,当起落架放下时,BC与CD杆共线,机构处于死点位置,地面对机轮的作用力不会使CD杆转动,从而保证飞机起落可靠。又如图4-33所示的夹紧机构,当夹紧工件后,BC与CD杆共线,机构处于死点位置,即使工作反力再大也不能使机构反转,要松开工件,只有向上推动手柄才能实现,因此保证了夹紧可靠。

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