第七章平面連桿機(jī)構(gòu)

1、第七章 平面連桿機(jī)構(gòu),§7－1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) §7－2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成與分類§7－3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)§7－4 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化,§7－1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),平面連桿機(jī)構(gòu)——由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副和移動副相互連接而組成的,在同一平面或相互平行平面內(nèi)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。,作用：,實現(xiàn)某些較為復(fù)雜的平面運(yùn)動，在生產(chǎn)和生活中廣泛用于動力的傳遞或改

2、變運(yùn)動形式。,港口起重機(jī)吊運(yùn)貨物是利用平面連桿機(jī)構(gòu)中的雙搖桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的,鏟土機(jī)為了保證鏟斗平行移動，防止泥土流出，采用了平面連桿機(jī)構(gòu),四桿機(jī)構(gòu)——最常用的平面連桿機(jī)構(gòu)，具有四個構(gòu)件（包括機(jī)架）的低副機(jī)構(gòu)。,平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)——構(gòu)件間用四個轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)，簡稱鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。,,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：四根桿均用轉(zhuǎn)動副連接。,滑塊四桿機(jī)構(gòu)：桿件間的連接，除了轉(zhuǎn)動副以外，構(gòu)件3與4使用移動副連接。,§7－2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成與

3、分類,機(jī)架：固定不動的構(gòu)件4。連桿：不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件2。連架桿：與機(jī)架相連的構(gòu)件1、3。,曲柄 搖桿,一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 二、雙曲柄機(jī)構(gòu) 三、雙搖桿機(jī)構(gòu),曲柄——與機(jī)架用轉(zhuǎn)動副相連，且能繞該轉(zhuǎn)動副軸線作整周旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件。 搖桿——與機(jī)架用轉(zhuǎn)動副相連，但只能繞該轉(zhuǎn)動副軸線擺動的構(gòu)件。,一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu)——鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個連架桿中，其中一個是曲柄，另一個是搖桿。,曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,,,二、雙曲

4、柄機(jī)構(gòu),雙曲柄機(jī)構(gòu)——鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中兩連架桿均為曲柄。,類型：,不等長雙曲柄機(jī)構(gòu) 平行雙曲柄機(jī)構(gòu) 反向雙曲柄機(jī)構(gòu),不等長雙曲柄機(jī)構(gòu),兩曲柄長度不等的雙曲柄機(jī)構(gòu)。,平行雙曲柄機(jī)構(gòu),連桿與機(jī)架的長度相等且兩個曲柄長度相等，曲柄轉(zhuǎn)向相同的雙曲柄機(jī)構(gòu)。,反向雙曲柄機(jī)構(gòu),連桿與機(jī)架的長度相等且兩個曲柄長度相等，曲柄轉(zhuǎn)向相反的雙曲柄機(jī)構(gòu)。,雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,,,三、雙搖桿機(jī)構(gòu),鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中兩連架桿均為搖桿。,機(jī)構(gòu)兩極限位置：,B1C1D

5、 C2B2A,雙搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu),起重機(jī)機(jī)構(gòu),§7－3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì),一、曲柄存在條件 二、急回特性 三、死點(diǎn)位置,一、曲柄存在條件,1．最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿長度之和。 2．連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿。,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本類型的判別方法,曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的條件：連架桿之一為最短桿,雙曲柄機(jī)構(gòu)的條件：機(jī)架為最短桿,雙搖桿機(jī)構(gòu)的條件：連桿為最短桿,當(dāng)最長桿與

6、最短桿長度之和大于其余兩桿長度之和時，無論取哪一桿件為機(jī)架，機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。,課前回顧,1、說出下圖四桿機(jī)構(gòu)中的各部分名稱,2、按連架桿性質(zhì)不同鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的分類是怎樣的,,【例1】如圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，各桿的長度如圖。試判斷各鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型。,a) b),,【解】在圖a中，由于 LAD+LBC≤LAB+LCD，有由于AD為機(jī)架，且為最短桿，根據(jù)鉸鏈

7、四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷方法知：該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。 在圖b中，由于LBC+LCD≤ LAB+LAD，又由于AD桿為機(jī)架，據(jù)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷方法知：該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。,,【例2】鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿的長度如圖所示。欲使該機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)，試確定桿BC的取值范圍。,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),,【解】已知AD桿為機(jī)架，欲使該機(jī)構(gòu)成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，則應(yīng)滿足以 下條件： （1）BC桿為最長桿時， LAD + L

8、BC ≤LAB + LCD , 即 40+≤70+120 ∴LBC≤150,（2）CD桿為最長桿時， LAD + LCD ≤ LAB + LBC, 即 40+120≤70+ LBC ∴ LBC ≥ 90 BC桿的取值范圍為：90≤ LBC≤150。,二、急回特性,曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄AB為主動件，作勻速回轉(zhuǎn)運(yùn)動，搖桿CD為從動件作往復(fù)擺動。,C1D，C2D——搖桿的兩個極限位置,,—

9、擺角,極位夾角：搖桿在兩極限位置時，曲柄兩位置間所夾的銳角稱為極位夾角。,—極位夾角,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),當(dāng)曲柄AB1位置順時針轉(zhuǎn)到AB2，搖桿由左極限位置C1D擺到右極限位置C2D，設(shè)經(jīng)歷的時間為t1,,C點(diǎn)的平均速度,曲柄再由AB2位置回到AB1位置時,,搖桿自C2D擺回到C1D，設(shè)經(jīng)歷的時間為t2，,C點(diǎn)的平均速度,t1>t2,所以v2>v1。,v1=C1C2/t1,v2=C2C1/t2,搖桿擺回速度比擺去速度快的性質(zhì)，稱急

10、回特性。,行程速度變化系數(shù),鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有無急回運(yùn)動特性取決于該機(jī)構(gòu)有無極位夾角,三、壓力角和傳動角,壓力角作用在從動件之上的驅(qū)動力F與該力作用點(diǎn)絕對速度Vc之間所夾的銳角?稱為壓力角。傳動角通常把壓力角的余角?（即連桿和從動搖桿之間所夾的銳角）稱為傳動角。,,曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置,,曲柄搖桿機(jī)構(gòu), 當(dāng)CD搖桿為主動件時, 在曲柄與連桿共線的位置出現(xiàn)傳動角γ等于0°的情況,即此時曲柄與連桿出現(xiàn)共線位置。 這時無論連桿BC對

11、曲柄AB的作用力有多大, 都不能使曲柄轉(zhuǎn)動。機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置。,搖桿處于右極限位置C2D時,連桿與從動件(曲柄)的共線位置C2B2A。,死點(diǎn)位置的應(yīng)用,工件夾緊后，BCD成一直線，撤去外力 F 之后，機(jī)構(gòu)在工件反彈力 T 的作用下，處于死點(diǎn)位置。即使反彈力很大，工件也不會松脫，使夾緊牢固可靠。,,四桿機(jī)構(gòu)中有無死點(diǎn)位置, 取決于從動件是否與連桿共線。,對曲柄搖桿機(jī)構(gòu)而言，當(dāng)曲柄為主動件時，搖桿與連桿無共線位置，不出現(xiàn)死點(diǎn)。當(dāng)搖

12、桿為主動件時，曲柄與連桿共線位置的位置為死點(diǎn)位置。,死點(diǎn)位置的判斷,對于傳動機(jī)構(gòu)，設(shè)計時必須考慮機(jī)構(gòu)順利通過死點(diǎn)位置的問題，如利用構(gòu)件的慣性作用，使機(jī)構(gòu)通過死點(diǎn)。工程上有時也利用死點(diǎn)位置提高機(jī)構(gòu)工作的可靠性。,1、對于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滿足構(gòu)件長度和條件時，若取( )為機(jī)架，將得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。A.最短桿 B.與最短桿相對的構(gòu)件 C.最長桿D.與最短桿相鄰的構(gòu)件2、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)( )時，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。A

13、.曲柄為原動件、曲柄與機(jī)架共線B.曲柄為原動件、曲柄與連桿共線　C.搖桿為原動件、曲柄與機(jī)架共線D.搖桿為原動件、曲柄與連桿共線3、在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為原動件時，( )死點(diǎn)位置。A. 有一個　　B.　沒有　C.　有兩個　D. 有三個,復(fù)習(xí)思考題,,,,,4、 對于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滿足桿長之和的條件時，若取( )為機(jī)架，將得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。A.最短桿 B.與最短桿相對的構(gòu)件 C.最長桿　D. 與最短桿

14、相鄰的構(gòu)件 5、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，搖桿為原動件當(dāng)( )時，機(jī)構(gòu)處于極限位置。A.曲柄與機(jī)架共線　　B.曲柄與連桿共線　C.搖桿與機(jī)架共線　 D.搖桿與連桿共線6、對于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)從動件的行程速比系數(shù)( )時，機(jī)構(gòu)必有急回特性。A.K>0　 　B.K>1 C.K<1 D.K=1,7、對于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)滿足桿長之和的條件時，若取( )為機(jī)架，將得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。A.

15、最短桿 B.與最短桿相對的構(gòu)件 C.最長桿D.與最短桿相鄰的構(gòu)件,8.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。,(1) 以a桿為機(jī)架得( )機(jī)構(gòu);(2) 以b桿為機(jī)架得( )機(jī)構(gòu);(3) 以c桿為機(jī)架得( )機(jī)構(gòu);(4) 以d桿為機(jī)架得( )機(jī)構(gòu).,§7－4 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化,一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

16、是具有一個曲柄和一個滑塊的平面四桿機(jī)構(gòu)，是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化而來的。,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,內(nèi)燃機(jī)氣缸,沖壓機(jī),滾輪送料機(jī),二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),導(dǎo)桿是機(jī)構(gòu)中與另一運(yùn)動構(gòu)件組成移動副的構(gòu)件。連架桿中至少有一個構(gòu)件為導(dǎo)桿的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。,擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 曲柄搖塊機(jī)構(gòu),擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),牛頭刨床主運(yùn)動機(jī)構(gòu),移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),手動抽水機(jī)構(gòu),曲柄搖塊機(jī)構(gòu),自卸汽車卸料機(jī)構(gòu),,,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化,(1)了解常用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、對心曲

17、柄滑塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形式,1 .曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2 .偏心輪機(jī)構(gòu)3 .定塊機(jī)構(gòu)4 .搖塊機(jī)構(gòu)5 .導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),演化成其它形式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),,主要演化方法： （1）將轉(zhuǎn)動副變成移動副 （2）變換機(jī)架,,構(gòu)件間都是以轉(zhuǎn)動副聯(lián)接的平面四桿機(jī)構(gòu)，,曲柄搖桿→曲柄滑塊的演變,插入動畫,一.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：,壓力角α、傳動角γ:,偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu),,搖桿3的運(yùn)動軌跡為圓弧(半徑l

18、3),對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu),→將l3↑無窮大,→滑塊C(直線)→曲柄滑塊機(jī)構(gòu),,,,,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)→ 圖2-14┌(全)轉(zhuǎn)動副連接└各桿長不變,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)↘ 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)↗ 圖2-23 p.29,導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(曲柄AB →機(jī)架) 圖2-15.b,搖塊機(jī)構(gòu)(連桿BC →機(jī)架) 圖2-15.C,→擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副→偏心輪機(jī)構(gòu),→桿長(固定桿)可變,→移動副(一個),,,,定塊機(jī)構(gòu)(滑塊C →機(jī)架) 圖2

19、-15.d,,,,,1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu),對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)----曲柄回轉(zhuǎn)中心與滑塊移動導(dǎo)路中心線無偏距。 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)----曲柄回轉(zhuǎn)中心至滑塊移動導(dǎo)路中心線存在垂直距離（即有偏距）。,,1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu),對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu),偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu),2、偏心輪機(jī)構(gòu),偏心輪機(jī)構(gòu)---------曲柄為偏心輪的機(jī)構(gòu)。將轉(zhuǎn)動副B的半徑擴(kuò)大至超過曲柄長度變成圓盤（即叫偏心輪、偏心軸）， 偏心距=曲柄長度應(yīng)用：曲柄長度較短（制造安裝難）場合曲

20、柄銷承受較大沖擊載荷場合 破碎機(jī)、剪床、沖床,(鉸鏈四桿、曲柄滑塊～),(曲柄很短時→偏心輪機(jī)構(gòu))→偏心距=ｅ=曲柄長,鉸鏈四桿、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)→(擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副) 偏心輪機(jī)構(gòu),,,,,,,,,,,,,,,,,→偏心輪機(jī)構(gòu),回轉(zhuǎn)副B (半徑↑) ＞曲柄長AB,曲柄,,,A,B,C,,2、偏心輪機(jī)構(gòu)：演示a,滑塊直線運(yùn)動,,,偏心輪機(jī)構(gòu),,,滑塊在環(huán)形槽中往復(fù)圓弧運(yùn)動,2、偏心輪機(jī)構(gòu)：演示b,3、滑塊、定塊、搖塊、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu)取

21、不同的構(gòu)件為機(jī)架：a）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（4導(dǎo)桿固定）----曲柄轉(zhuǎn)動，滑塊沿導(dǎo)桿移動b）定塊機(jī)構(gòu)（3滑塊固定）----1往復(fù)擺動，導(dǎo)桿往復(fù)移動，如抽水機(jī)c）搖塊機(jī)構(gòu)（2固定）-----1回轉(zhuǎn)， 刀桿相對滑塊移動，滑塊搖動， 如自卸汽車d）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（1固定）----2主動， 滑塊沿導(dǎo)桿移動， 如回轉(zhuǎn)式液壓泵,搖塊機(jī)構(gòu),→滑塊擺動

22、 c,→滑塊為固定件 d,→滑塊移動＋擺動 ｂ,→滑塊移動 ａ,曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu),導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),搖塊機(jī)構(gòu),定塊機(jī)構(gòu),導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),定塊機(jī)構(gòu),,,,,一、滑塊，搖塊，定塊機(jī)構(gòu),a,b,c,d,a、曲柄滑塊機(jī)構(gòu),b、定塊機(jī)構(gòu),定塊機(jī)構(gòu),抽水機(jī)N34-9 .avi,,c、搖塊機(jī)構(gòu),自卸卡車翻斗機(jī)構(gòu),搖塊機(jī)構(gòu),定塊機(jī)構(gòu),,,,,二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(曲柄→

23、機(jī)架) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),當(dāng) 機(jī)架＜曲柄 機(jī)架＞曲柄,∵最短＋最長桿＜其它兩桿之和,轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),,,機(jī)架鄰邊,機(jī)架,→雙曲柄→轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),→一個曲柄→擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),α =0°,,,,,d、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),,L1＞L2，導(dǎo)桿往復(fù)擺動,,導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),牛頭刨床,牛頭刨床機(jī)構(gòu),另N34-7牛頭刨.avi,動畫：N22-5曲柄滑塊-來回輸送工件.avi,應(yīng)用實例,搬運(yùn)機(jī)，將鋼材送入加熱爐。,,5、曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),引線