四连杆机构运动与仿真周云鹏

四连杆机构运动与仿真周云鹏 吉林电子信息职业技术学院 毕业论文（设计） 题 目 四连杆机构运动及仿真 系 部 电气工程学院 专业班级 14机电15班 指导老师 田军 姓 名 周云鹏 书目 摘要4 第1章 连杆机构5 1.1 四杆机构的基本形式5 1.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件6 1.3 铰链四杆机构的演化7 第2章 四杆机构的基本特性10 2.1 四杆机构的极位10 2.2 四杆机构从动件的急回特性10 2.3 连杆机构的传力特性10 2.4 死点位置11 第3章 四连杆的三维造型12 3.1 机架的三维造型12 3.2 连架杆1的三维造型14 3.3 连架杆2的三维造型17 3.4 连杆的三维造型17 第4章 四连杆的虚拟装配19 4.1 进入装配模块19 4.2 添加组件机架19 4.3 装配连架杆120 4.4 装配连架杆222 4.5 装配连杆22 第5章 四连杆机构的运动仿真26 5.1 新建仿真26 5.2 新建连杆27 5.3 创建运动副28 第6章 四连杆的运动仿真分析31 6.1 运动副图表分析31 6.2 死点位置34 结 论36 致 谢37 参考文献38 摘要 四连杆机构是由低副（转动副）联接而成的机构，其主要特点是由于低副为面接触，压强低、磨损量少，而且构成运动副的表面是圆柱面或，制造便利，简洁获得较高精度；又由于这类机构简洁实现常见的转动、移动及其转换，所以获得广泛应用。 本课题具体的介绍了四杆机构的基本形式、铰链四杆机构中曲柄存在的条件、铰链四杆机构的演化、四杆机构的基本特性，以及运用UG对四连杆机构进行三维造型、虚拟装配及运动仿真的方法。 关键字 四连杆 装配 仿真 第1章 连杆机构 1.1 四杆机构的基本形式 铰链四杆机构 全部运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是四杆机构的基本形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。选定其中一个构件作为机架之后，干脆及机架链接的构件称为连架杆，不干脆及机架连接的构件称为连杆，能够做整周回转的构件被称作曲柄，只能在某一角度范围内往复摇摆的构件称为摇杆。在铰链四杆机构中，有的连架杆能做整周转动，有的则不能，两构件的相对回转角为360 的转动副称为整转副。整转副的存在是曲柄存在的必要条件，依据连架杆是否可以做整周转动，可以将其分为三种基本形式，即曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。 曲柄摇杆机构 铰链四杆机构的两个连架杆中若一个为曲柄，另一杆为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构的功能是将转动转换为摇摆，或将摇摆转换为转动。 图 1-1 铰链四杆机构 2双曲柄机构 铰链四杆机构的两个连架杆若都是曲柄，则为双曲柄机构。在双曲柄机构中，常见的还有正平行四边形机构（又称正平行双曲柄机构）和反平行四边形机构（又称反平行双曲柄机构）。双曲柄机构的功能是将等速转动转换为等速同向、不等速同向、不等速反向等多种转动。 图1-2 平行四边形机构 图 1-3 双摇杆机构 双摇杆机构 铰链四杆机构的两个连架杆都是摇杆，则称为双摇杆机构。双摇杆机构的功能是将一种摇摆转换为另一种摇摆。 图 1-4 双摇杆机构 图1-5 鹤式起重机 1.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件 在铰链四杆机构中，有的连架杆能做整周转动，有的则不能。两构件的相对回转角为360的转动副为整转副。整转副的存在条件是曲柄存在的必要条件，而铰链四杆机构三种基本形式的区分在于机构中是否存在曲柄和有几个曲柄，为此，须要明确整转副和曲柄存在的条件。 （1）整转副存在的条件长度条件 铰链四杆机构中有四个转动副，其能否做整周转动，取决于四构件的相对长度。在铰链四杆机构中，若最长构件长度lmax及最短构件长度lmin之和小于或等于其余两构件长度之和（其余两构件长度分别为l1、l2）,则该机构中必存在整转副，且最短构件两端的转动副为整转副。即整转副存在的长度条件为 lmaxlminl1l2 反之，若lmaxlminl1l2，则机构中没有整转副。 （2）曲柄存在的条件 最短构件及最长构件长度之和小于或等于其余两构件长度之和。 连架杆及机架两构件中必有一个是四构件中的最短杆。 铰链四杆机构基本类型的判别方法 在铰链四杆机构中最短构件及最长构件长度之和小于或等于其余两构件长度之和时 a．取最短构件相邻的构件作为机架，则该构件为曲柄摇杆机构； b．若取最短构件作为机架，则该机构为双曲柄机构； c．若取对短构件对面的构件作为机架，则该机构为双摇杆机构。 ②当对短构件及最长构件长度之和大于其余两构件长度之和时，则不论取那个构件作为机架，机构均为双摇杆机构。 1.3 铰链四杆机构的演化 在实际应用中还广泛采纳者滑块四杆机构，它是由铰链四杆机构演化而来的，含有移动副的四杆机构，称为滑块四杆机构，常用的有曲柄滑块机构，导杆机构，摇块机构和定块机构几种形式。 （1）曲柄滑块机构 在如图所示的曲柄摇杆机构中，当曲柄1绕轴A转动时，铰链C将往复摇摆。设将摇杆3做成滑块形式，并使其沿原话导轨往复移动，明显其运动性质并未发生变更；但此时铰链四杆机构已演化为曲线导轨的曲柄滑块机构。于是铰链四杆机构将变为常见的曲柄滑块机构。 曲柄转动中心至滑块导路的距离e，称为偏距，若e0则将其称为对心曲柄滑块机构；若e≠0则将其称为偏心曲柄滑块机构。 设构件AB的长度为l1,构件BC的长度为l2，则保证杆AB杆成为曲柄的条件是l1e≤l2。 曲柄滑块机构用于转动及往复移动之间的运动转换，广泛应用于内燃机、空气压缩机、冲床和自动送料机等机械设备中。 曲柄滑块机构中，若取不同构件作为机架，则该机构将演化为定块机构、摇块机构或导杆机构等。 图 1-6 四连杆机构的演化 （a）曲柄摇杆机构；（b）曲柄滑块机构；（c）导杆机构 （2）定块机构 在图所示曲柄滑块机构中，假如将滑块作为机架，则曲柄滑块机构便演化为定块机构。 （3）摇块机构，如图所示曲柄滑块机构中若取2为固定构件，则可得摇块机构，这种机构广泛用于液压驱动装置中