平面連桿機構(gòu)課件課件

1、機械專業(yè)教研組v一、幾個基本概念一、幾個基本概念v1、平面連桿機構(gòu)：構(gòu)件全部用低副聯(lián)接而、平面連桿機構(gòu)：構(gòu)件全部用低副聯(lián)接而成的平面機構(gòu)。（亦稱平面低副機構(gòu)）成的平面機構(gòu)。（亦稱平面低副機構(gòu)）v2、平面四桿機構(gòu)：平面連桿機構(gòu)中最基本、平面四桿機構(gòu)：平面連桿機構(gòu)中最基本的是有四個構(gòu)件（包括機架）組成的機構(gòu)。的是有四個構(gòu)件（包括機架）組成的機構(gòu)。v3 、平面四桿機構(gòu)類型、平面四桿機構(gòu)類型:鉸鏈四桿機構(gòu)和移鉸鏈四桿機構(gòu)和移副四桿機構(gòu)副四桿機構(gòu).v4、鉸鏈四桿機構(gòu)：構(gòu)件間用四個轉(zhuǎn)動副相、鉸鏈四桿機構(gòu)：構(gòu)件間用四個轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機構(gòu)連的平面四桿機構(gòu)。2-22-2平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)機械專業(yè)教研

2、組二、平面連桿機構(gòu)的特點和應用二、平面連桿機構(gòu)的特點和應用v1、特點、特點v優(yōu)點：優(yōu)點：v(1)面接觸低副，壓強小，便于潤滑，磨損輕，壽命長，傳遞動力大。面接觸低副，壓強小，便于潤滑，磨損輕，壽命長，傳遞動力大。v(2)低副易于加工，可獲得較高精度，成本低。低副易于加工，可獲得較高精度，成本低。v(3)桿可較長，可用作實現(xiàn)遠距離的操縱控制桿可較長，可用作實現(xiàn)遠距離的操縱控制 。v(4)可利用連桿實現(xiàn)多種運動規(guī)律和運動軌跡。可利用連桿實現(xiàn)多種運動規(guī)律和運動軌跡。v缺點缺點：v(1)低副中存在間隙，精度低。低副中存在間隙，精度低。v(2)不容易實現(xiàn)精確復雜的運動規(guī)律。不容易實現(xiàn)精確復雜的運動規(guī)律。

3、機械專業(yè)教研組鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式三、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式及其演化三、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式及其演化鉸鏈四桿機構(gòu)：平面四桿機構(gòu)中，各運動副都是轉(zhuǎn)動副。鉸鏈四桿機構(gòu)：平面四桿機構(gòu)中，各運動副都是轉(zhuǎn)動副。機械專業(yè)教研組概念概念v鉸鏈四桿機構(gòu)：平面四桿機構(gòu)中，各運動鉸鏈四桿機構(gòu)：平面四桿機構(gòu)中，各運動副都是轉(zhuǎn)動副。副都是轉(zhuǎn)動副。v曲柄曲柄：能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿。：能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿。v搖桿搖桿：只能在一定角度內(nèi)擺動的連架桿。：只能在一定角度內(nèi)擺動的連架桿。v機架：機架：機構(gòu)中固定不動的構(gòu)件。機構(gòu)中固定不動的構(gòu)件。v連架桿：連架桿：機構(gòu)中與機架聯(lián)接的構(gòu)件。機構(gòu)中與機架聯(lián)接的

4、構(gòu)件。機械專業(yè)教研組鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型鉸鏈四桿機構(gòu)按機構(gòu)中是否存在曲柄可以分為三種類型鉸鏈四桿機構(gòu)按機構(gòu)中是否存在曲柄可以分為三種類型1.1.曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)(1)(1)概念概念: :連架桿一個為曲柄連架桿一個為曲柄, ,一個為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)一個為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu). .(2)(2)運動特點運動特點: :由轉(zhuǎn)動由轉(zhuǎn)動 擺動或擺動擺動或擺動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動. .(3)(3)實例實例: :雷達天線雷達天線、鱷式破碎機、鱷式破碎機機械專業(yè)教研組應用：應用： 雷雷 達達 縫紉機縫紉機機械專業(yè)教研組機械專業(yè)教研組正平行雙曲柄機構(gòu)正平行雙曲柄機構(gòu) 反平行雙曲柄機構(gòu)反平行雙曲柄機構(gòu)（一） 機械專業(yè)教

5、研組（二）平行（二）平行雙曲柄機構(gòu)機構(gòu)機構(gòu) 平行平行雙曲柄機構(gòu)機構(gòu)：在雙曲柄機構(gòu)中，若兩曲柄的長度相等，在雙曲柄機構(gòu)中，若兩曲柄的長度相等，且連桿與機架的長度也相等，則稱為平行四邊形機構(gòu)。且連桿與機架的長度也相等，則稱為平行四邊形機構(gòu)。 a.a.運動特點運動特點: :勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動 勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動 b.b.實例實例: :機車車輛聯(lián)動機構(gòu)機車車輛聯(lián)動機構(gòu)機械專業(yè)教研組運動不確定現(xiàn)象：運動不確定現(xiàn)象：機械專業(yè)教研組機械專業(yè)教研組機械專業(yè)教研組機械專業(yè)教研組 鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷（1 1）若滿足）若滿足 （a a）取最短構(gòu)件為機架）取最短構(gòu)件為機架雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu) (b)(b)取最短構(gòu)件鄰

6、邊為機架取最短構(gòu)件鄰邊為機架曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) (c)(c)取最短構(gòu)件對邊為機架取最短構(gòu)件對邊為機架雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)（2 2）若不滿足）若不滿足 則不論取那個構(gòu)件為機架均為雙搖桿機構(gòu)。則不論取那個構(gòu)件為機架均為雙搖桿機構(gòu)。lmin+lmaxl+llmin+lmaxl+l機械專業(yè)教研組機械專業(yè)教研組機械專業(yè)教研組四桿機構(gòu)的演化演化過程：演化過程：（1 1）由曲柄搖桿機構(gòu)，將）由曲柄搖桿機構(gòu)，將CDCD無窮大，無窮大，C C點軌跡變成直線；點軌跡變成直線；（2 2）演化方法：將轉(zhuǎn)動副）演化方法：將轉(zhuǎn)動副移動副；移動副；（3 3）類型：）類型： a.a.偏心曲柄滑塊機構(gòu)偏心曲柄滑塊機構(gòu) ，

7、e0 e0 偏距：曲柄轉(zhuǎn)動偏距：曲柄轉(zhuǎn)動中心距導路的距離。中心距導路的距離。 b.b.對心曲柄滑塊機構(gòu)，對心曲柄滑塊機構(gòu)，e=0e=0機械專業(yè)教研組 (4)(4)運動特點：轉(zhuǎn)動運動特點：轉(zhuǎn)動 往復移動往復移動（5 5）應用實例：汽車發(fā)動機）應用實例：汽車發(fā)動機（6 6）應用范圍：廣泛應用于活塞式內(nèi)燃機、空氣壓縮機、）應用范圍：廣泛應用于活塞式內(nèi)燃機、空氣壓縮機、自動送料機構(gòu)自動送料機構(gòu)。機械專業(yè)教研組類型類型對心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu) 偏置曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)曲柄存在條件：曲柄存在條件：對心曲柄滑塊機構(gòu)：對心曲柄滑塊機構(gòu)：L L1 1LL2 2 偏置曲柄滑塊機構(gòu)：偏置曲柄滑塊機構(gòu)

8、：L1+eL2 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)工程應用工程應用機械專業(yè)教研組2.導桿機構(gòu)（1 1）演化過程：演化過程：改變曲柄滑塊中的機架而演化來的；改變曲柄滑塊中的機架而演化來的；（2 2）演化方法：演化方法：改變曲柄滑塊機構(gòu)的機架改變曲柄滑塊機構(gòu)的機架, ,以構(gòu)件以構(gòu)件1 1為機架。為機架。1 1 2 21 1 2 2機械專業(yè)教研組(2)2)、類型、類型轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu) 擺動導桿機構(gòu)擺動導桿機構(gòu)L L1 1LL2 L L1 1L2 ：機架長度：機架長度：曲柄長度：曲柄長度機械專業(yè)教研組(3)(3)、應用、應用牛頭刨床機構(gòu)牛頭刨床機構(gòu) 簡易插床簡易插床機械專業(yè)教研組3.搖塊機構(gòu)（1 1）演

9、化方法：演化方法：以構(gòu)件以構(gòu)件2 2為機架，可得搖塊機構(gòu)。為機架，可得搖塊機構(gòu)。（2 2）應用實例：應用實例：卡車車廂自動卸料機構(gòu)卡車車廂自動卸料機構(gòu)機械專業(yè)教研組機械專業(yè)教研組4.定塊機構(gòu)（1 1）演化方法：演化方法：以構(gòu)件以構(gòu)件3 3為機架，得到定塊機構(gòu)。為機架，得到定塊機構(gòu)。（2 2）應用實例：應用實例：手壓抽水機手壓抽水機機械專業(yè)教研組ABCDB1C1AD1.1.急回運動急回運動在在曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)中，當曲柄與連桿兩次共線時，搖桿中，當曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩個極限位置，簡稱極位。位于兩個極限位置，簡稱極位。當曲柄以當曲柄以逆時針轉(zhuǎn)過逆時針轉(zhuǎn)過180180+時，搖桿從時

10、，搖桿從C1D位置位置擺到擺到C2D。 所花時間為所花時間為t1 , , 平均速度為平均速度為V1, ,那么有：那么有：/ )180(1t1211tCCV 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) 3D此兩處曲柄之間的夾角此兩處曲柄之間的夾角 稱為稱為極位夾角極位夾角。180180C2B2)180/(21CC機械專業(yè)教研組B1C1ADC2當曲柄以當曲柄以繼續(xù)轉(zhuǎn)過繼續(xù)轉(zhuǎn)過180180-時，搖桿從時，搖桿從C2D,置擺到置擺到C1D，所所花時間為花時間為t2 , ,平均速度為平均速度為V2 , ,那么有：那么有： 180180-/)180(2t因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來回擺動的時間不一樣，平均速度也不等。顯然：顯然

11、：t t1 1 tt2 2 V V2 2 V V1 1搖桿的這種特性稱為搖桿的這種特性稱為急回運動急回運動。用以下比值表示急回程度稱稱K為為行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)。12VVK 18018021tt且且越大，越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。值越大，急回性質(zhì)越明顯。 只要只要 0 ， 就有就有 KK1所以可通過分析機構(gòu)中是否存在以及的大小來判斷機構(gòu)是否有急回運動或運動的程度。11180KK設計新機械時，往往先給定設計新機械時，往往先給定K值，于是值，于是: 2212tCCV)180/(21CC121221tCCtCC機械專業(yè)教研組 2.四桿機構(gòu)的運動特性（以曲柄搖桿機構(gòu)為例，曲柄為原動件）（1

12、1）四桿機構(gòu)的極限位置四桿機構(gòu)的極限位置 當曲柄與連桿二次共線時，搖桿位于機構(gòu)的最左或最右的位置。當曲柄與連桿二次共線時，搖桿位于機構(gòu)的最左或最右的位置。（2 2）極位夾角（極位夾角（） 從動件處于二個極限位置時，相對應的原動件曲柄所夾的銳角。從動件處于二個極限位置時，相對應的原動件曲柄所夾的銳角。 兩個極限位置間，從動件的夾角兩個極限位置間，從動件的夾角稱為最大擺角。稱為最大擺角。機械專業(yè)教研組試確定下列不同機構(gòu)以曲柄為原動件時的極限位置？機械專業(yè)教研組（3 3）行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K K 從動件空回行程與工作行程的平均速度之比。從動件空回行程與工作行程的平均速度之比。討論：討論：a.

13、0a. 0 K 1 K 1此時機構(gòu)具有急回特性，此時機構(gòu)具有急回特性， K K 急急回特性越顯著?；靥匦栽斤@著。 b. =0 b. =0K=1K=1，此時機構(gòu)無急回特性。，此時機構(gòu)無急回特性。K=v2/v1=(180+)/ =(180-) =180(K-1)/ (K+1)機械專業(yè)教研組 試確定擺動導桿機構(gòu)和曲柄滑塊機構(gòu)以曲柄為原 動件時是否存在急回特性？機械專業(yè)教研組 3.四桿機構(gòu)的傳力性能（1 1）壓力角）壓力角和傳動角和傳動角 壓力角壓力角 ：作用于從動件上的力作用于從動件上的力F F與力作用點的絕對速度方向之與力作用點的絕對速度方向之間所夾的銳角，稱為壓力角用間所夾的銳角，稱為壓力角用表

14、示。表示。 傳動角傳動角 ：它為壓力角它為壓力角的余角即的余角即+=90+=90 F F的兩個分力的兩個分力 Fn=Fsin-引起摩擦力，有害分力引起摩擦力，有害分力 Ft=Fcos-有效分力有效分力討論：討論：（） Fn傳力性能差。傳力性能差。 （ ） Fn 傳力性能好。傳力性能好。機械專業(yè)教研組機械專業(yè)教研組 為保證機構(gòu)的傳力性能良好，必須限定機構(gòu)的最小傳動角，對于一為保證機構(gòu)的傳力性能良好，必須限定機構(gòu)的最小傳動角，對于一般機械，通常般機械，通常minmin4040 5050,大功率機械大功率機械minmin應大些，而小功率的應大些，而小功率的minmin可可取小些。取小些。 minmi

15、n的確定的確定 a.a.曲柄搖桿機構(gòu)的曲柄搖桿機構(gòu)的minmin位置：搖桿位置：搖桿CDCD為從動件，曲柄為從動件，曲柄ABAB為原動為原動時，當原動件時，當原動件ABAB與機架與機架ADAD共線時，傳動角最小。比較兩者兩次共線的共線時，傳動角最小。比較兩者兩次共線的minmin，并取小值為該機構(gòu)的最小傳動角，并取小值為該機構(gòu)的最小傳動角minmin 。機械專業(yè)教研組曲柄搖桿機構(gòu)的min位置機械專業(yè)教研組 b. b.對于曲柄滑塊機構(gòu)，當主動件為曲柄時，最小傳動角出現(xiàn)在曲對于曲柄滑塊機構(gòu)，當主動件為曲柄時，最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機架垂直的位置。柄與機架垂直的位置。 c.c.對于擺動導桿機構(gòu)由于在

16、任何對于擺動導桿機構(gòu)由于在任何位置時主動曲柄通過滑塊傳給從動件位置時主動曲柄通過滑塊傳給從動件的力的方向，與從動件上受力點的速的力的方向，與從動件上受力點的速度方向始終一致，所以傳動角等于度方向始終一致，所以傳動角等于9090度。度。機械專業(yè)教研組（2 2）死點位置）死點位置 死點位置（死點位置（曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)） 平面連桿機構(gòu)的傳動角平面連桿機構(gòu)的傳動角=0=0，壓力角，壓力角=90=90度的位置稱為死點位置。度的位置稱為死點位置。 死點位置的利弊死點位置的利弊 利：工程上利用死點位置進行工作。利：工程上利用死點位置進行工作。 實例一：實例一：飛機起落架飛機起落架 實例二：實例二：夾

17、具機構(gòu)夾具機構(gòu) 弊：機構(gòu)有死點，從動件出現(xiàn)卡死或運動方向不確定現(xiàn)象，對傳動不弊：機構(gòu)有死點，從動件出現(xiàn)卡死或運動方向不確定現(xiàn)象，對傳動不利。利。 克服死點的方法克服死點的方法 （a a）增大從動件的質(zhì)量，利用慣性度過死點位置。）增大從動件的質(zhì)量，利用慣性度過死點位置。 實例：實例：縫紉機腳踏板機構(gòu)縫紉機腳踏板機構(gòu) （b b）在從動曲柄上施加外力或安裝飛輪以增加慣性。）在從動曲柄上施加外力或安裝飛輪以增加慣性。機械專業(yè)教研組死點位置（死點位置（曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)）機械專業(yè)教研組學習提要（一）1.1.了解相關的基本概念：平面連桿機構(gòu)、四桿機構(gòu)、鉸鏈四了解相關的基本概念：平面連桿機構(gòu)、四桿機構(gòu)、鉸鏈四桿機構(gòu)、曲柄、連桿、連架桿、搖桿桿機構(gòu)、曲柄、連桿、連架桿、搖桿2.2.掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型及應用實例；掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型及應用實例；