4.1 平面连杆机构的特点及应用在线视频

在这一章里边

我们将讨论连杆机构的定义

以及连杆机构的特点

针对这些特点

我们来看一下

它在实际应用中间

是如何利用这些运动特点的

然后

我们还要讨论平面连杆机构的基本类型

和演化类型

当然我们在后面的内容中

主要是以平面四杆机构

进行讨论

平面多杆机构设计的内容比较复杂

我们将不作为主要的讨论内容

第三个方面

我们要重点讨论平面连杆机构的运动特性

其中也是以平面四杆机构为重点

讨论各种平面四杆机构它的运动特性

以及这些运动特性

对我们的应用来说

会有什么样的作用

第四个方面

在我们了解了平面连杆机构的运动特性之后

我们将反过来也就是我们希望获得一个预期的运动特性

那么我们如何去设计一个平面连杆机构

来实现我们所需要的运动

这个方面我们称之为平面连杆机构的设计

在这些内容中

重点是关于平面连杆机构的特性

以及相关的一些概念

然后我们基于这些特性的了解

需要学习和掌握

如何设计平面连杆机构

主要是平面四杆机构

一些典型结构的设计

其中平面连杆机构的设计问题

相对来说是这一章的难点问题

下面我们看一下

平面连杆机构的定义

以及它的特点

那么什么是平面连杆机构呢

我们以这样一个机构为例来看一下

这个机构有四个构件

通过四个转动副连接

其中转动副是属于平面低副

那么我们把由平面低副组成的平面机构

称之为平面连杆机构

当然平面低副不仅包括转动副

也包括移动副

后面我们将会看到更多的

由平面转动副和移动副组成的平面机构

这是一个平面多杆机构的应用实例

一个手动的冲床

当我们扳动这个手柄

通过这个连杆机构的传递

我们可以驱动冲头上下

形成一个直线运动

去冲压工件

这是由一个简单的四连杆机构的应用示例

当我们转动其中一根短杆

那么可以在中间连杆上

末端获得一个近似的直线运动

我们利用这个近似的直线运动

可以去拖动一个胶片

当我们控制

这个连杆机构回转的周期

我们可以控制这个连杆的末端

运动的一个距离和频率

来保证胶片可以在合适的位置停留合适的时间

实现电影的放映的一个原理

这是一个雷达的模型

我们需要驱动这个雷达

调整它的姿态

去跟踪天上的卫星或者导弹

那么这个雷达是绕着一个固定点

做回转运动

另一侧的回转构件是我们的输入的原动件

我们通过合理的设计

这样一个四杆机构

各个杆的长度关系

可以把一个电机驱动的回转运动

经过这个机构转换之后

来调整和另外一个杆相连的雷达的姿态

这是由两个平面四杆机构

并在一起形成了多杆机构

它可以用来驱动生产线上的工件的传输

当这个机构每回转一个周期

传输带上的工件

将被中间的这个构件推送一个距离

看到这些平面连杆机构的应用示例

我们可以对其进行总结

来看一下

平面连杆机构它有些什么样的特点

包括优点和缺点

我们来先看一下它的优点

由于我们定义平面连杆机构

是由平面低副组成

我们知道对于平面低副

无论是转动副还是移动副

它都是由两个构件通过面接触构成的运动副

由于两个构件通过面接触

它的接触面积相对于高副来说更大一些

那么它的承载能力也比较高

另外一方面

无论是平面还是圆柱面

在机械加工制造上面

都是比较容易实现的

所以有平面低副组成的连杆机构

更加便于加工和制造

第二个方面

平面连杆机构

它的运动规律

也就是它的位置

速度和加速度的变化

是与杆长有密切的关系

那么同样的结构

当我们改变各个杆的杆长

我们可以实现不同的运动规律

因此

它的应用相对比较灵活一些

第三个方面

我们可以利用平面连杆机构

在其中某个构件上获得连续的位置

这些连续的位置

可以形成一条轨迹曲线

比如说我们要实现一个搅拌机的搅拌头的运动

那么我们希望这个搅拌头沿着一定的轨迹曲线

来使得搅拌更充分

那么我们是可以通过合理的设计这个机构

来实现我们预期的一条轨迹曲线

第四个方面

我们通过平面连杆机构

不仅可以改变运动的方向

还可以扩大运动的形成

当然改变它的速度

伴随的是实现力的变化

我们可以通过连杆机构实现

变速以及力的变化

包括远距离的传动

这些在平面连杆机构来看

相应的更容易实现一些

当然平面连杆机构有这么多的优点

它也存在一些缺点

这些会限制它在某些场合的应用

其中最大的问题是什么呢

由平面低副组成的平面连杆机构

我们刚才分析它的运动规律是于杆长有关的

那么在实际制造和加工这些杆的时候

那么会存在构件的尺寸的误差

而一个平面机构是由若干个构件组成

每一个构件的尺寸误差

都会对输入到输出的运动传递和变换

造成影响

除了构件的尺寸误差之外

运动副之间是存在间隙的

那么这些间隙也会影响到输入与输出之间的运动关系

综合这两方面的因素的叠加

可能会导致从原动件到

从动件的运动传递变换

与我们设计的预期产生一定的偏差

因此这一点限制了平面连杆机构

在一些相对精度要求比较高的场合的应用

第二个方面

由于平面连杆机构随着运动链的增长

其中会涉及到多个运动副

而这些运动副都会带来机械效率的影响

那么机械效率会对机构的应用产生什么影响

我们知道

机械的效率是定义为一个机构输出功率与输入功率的比值

这个比值越小

机械效率越低

那么意味着在机构的运动传递过程中间

如果机械效率越低

会造成功率的损耗加大

这对我们的运动和力的传递是不利的

因此这一点相对来说限制了平面连杆机构

在大功率传递场合的一些应用

第三点

构件的惯性力相对来说比较难以平衡

那么这一点影响什么

由于惯性力得不到平衡

当这个机构在高速的运转过程中间

惯性力会对机构的平稳性造成影响

也就是机构的动力学特性相对来说可能要弱一些

那么这将会影响到

连杆机构在高速场合的一些应用

好了

这是我们分析的平面连杆机构的一些特点

在后面的学习中

我们还会进一步的结合这些特点

来分析一些具体的连杆机构

平面连杆机构的特点

我们就介绍到这里

谢谢大家