第04章平面連桿機構-

1、第第4 4章章 平面連桿機構平面連桿機構4.1 平面連桿機構的特點及應用連桿機構：連桿機構： 由若干個構件通過由若干個構件通過低副低副連接而組成，又稱連接而組成，又稱為為低副機構低副機構。平面連桿機構：平面連桿機構： 所有構件均在相互平行的平面內運動的連所有構件均在相互平行的平面內運動的連桿機構。桿機構?？臻g連桿機構：空間連桿機構： 所有構件不全在相互平行的平面內運動的所有構件不全在相互平行的平面內運動的連桿機構。連桿機構。4.1 平面連桿機構的特點及應用全部運動副為轉動副的四桿機構稱為全部運動副為轉動副的四桿機構稱為鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構。鉸鏈四桿機構根據(jù)連架桿的運動形式不同分為：曲柄搖桿

2、機構曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙曲柄機構雙搖桿機構雙搖桿機構ABCD曲柄曲柄作整周運動的構件；作整周運動的構件；搖桿搖桿作擺動的構件。作擺動的構件。桿機構裝配桿機構裝配4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構的基本類型曲柄搖桿機構：曲柄搖桿機構：指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸鏈四桿機構。鏈四桿機構。雷達天線的俯仰機構雷達天線的俯仰機構4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構的基本類型曲柄搖桿機構：曲柄搖桿機構：指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸鏈四桿機構。鏈四桿機構。牛頭刨床橫向進給機構牛頭

3、刨床橫向進給機構4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構的基本類型曲柄搖桿機構：曲柄搖桿機構：指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸鏈四桿機構。鏈四桿機構。4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構的基本類型雙曲柄機構：雙曲柄機構：指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構。指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構。若機構中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機若機構中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機構。構。機車車輪聯(lián)動機構機車車輪聯(lián)動機構4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構的基本類型雙曲柄機構：雙曲柄機構：

4、指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構。指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構。若機構中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機若機構中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機構。構。4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構的基本類型雙曲柄機構：雙曲柄機構：指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構。指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構。若機構中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機若機構中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機構。構。4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構的基本類型雙曲柄機構：雙曲柄機構：指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構。指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四

5、桿機構。若機構中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機若機構中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機構。構。4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構的基本類型雙搖桿機構：雙搖桿機構：指兩個連架桿都是搖桿的鉸鏈四桿機構。指兩個連架桿都是搖桿的鉸鏈四桿機構。汽車前輪轉向機構汽車前輪轉向機構飛機起落架收放機構飛機起落架收放機構4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構的演化1 1、轉動副變移動副、轉動副變移動副曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化

6、4.2.2 平面四桿機構的演化1 1、轉動副變移動副、轉動副變移動副選用不同構件為機架選用不同構件為機架4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構的演化1 1、轉動副變移動副、轉動副變移動副選用不同構件為機架選用不同構件為機架（1 1）曲柄轉動導桿機構曲柄轉動導桿機構4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構的演化1 1、轉動副變移動副、轉動副變移動副選用不同構件為機架選用不同構件為機架（2 2）曲柄擺動導桿機構曲柄擺動導桿機構曲柄擺動導桿機構（曲柄擺動導桿機構（牛頭刨牛頭刨）4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構的演化1 1、轉

7、動副變移動副、轉動副變移動副選用不同構件為機架選用不同構件為機架（3 3）擺動滑塊機構）擺動滑塊機構貨車卸料機構貨車卸料機構4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構的演化1 1、轉動副變移動副、轉動副變移動副選用不同構件為機架選用不同構件為機架（4 4）移動導桿機構）移動導桿機構抽水唧筒抽水唧筒4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構的演化2 2、兩個移動副的四桿機構、兩個移動副的四桿機構（1 1）正切機構）正切機構4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構的演化2 2、兩個移動副的四桿機構、兩個移動副的四桿機構（2 2）正弦機構

8、正弦機構4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構的演化2 2、兩個移動副的四桿機構、兩個移動副的四桿機構（3 3）兩個移動副相鄰，且均不與機架相關聯(lián)）兩個移動副相鄰，且均不與機架相關聯(lián)4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構的演化2 2、兩個移動副的四桿機構、兩個移動副的四桿機構（4 4）兩個移動副都與機架相關聯(lián)）兩個移動副都與機架相關聯(lián)橢圓儀橢圓儀4.2 平面四桿機構的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構的演化3 3、擴大移動副的尺寸、擴大移動副的尺寸曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構偏心盤機構偏心盤機構4.3 平面四桿機構的工作特性4.3.1 鉸鏈四桿

9、機構有整轉副的條件平面連桿機構具有傳遞和變換運動，實現(xiàn)力的傳遞和變換功能，平面連桿機構具有傳遞和變換運動，實現(xiàn)力的傳遞和變換功能，前者稱為平面連桿機構的運動特性，后者稱為平面連桿機構的前者稱為平面連桿機構的運動特性，后者稱為平面連桿機構的傳力特性。傳力特性。4.3 平面四桿機構的工作特性4.3.1 鉸鏈四桿機構有整轉副的條件在在A ACDCD中，根據(jù)三角形任意兩邊之和中，根據(jù)三角形任意兩邊之和必大于第三邊，可得：必大于第三邊，可得：) 1 ()()(41233124llllllll)2(42313241llllllll在在ACDACD中，根據(jù)三角形任意兩邊之和必大于等于第三邊，可得：中，根據(jù)三

10、角形任意兩邊之和必大于等于第三邊，可得：)3(4321llll以上三式兩兩相加并化簡可得：以上三式兩兩相加并化簡可得：)4(413121llllll4.3 平面四桿機構的工作特性4.3.1 鉸鏈四桿機構有整轉副的條件鉸鏈四桿機構曲柄存在條件：鉸鏈四桿機構曲柄存在條件：1、曲柄為最短桿；、曲柄為最短桿；2、最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。、最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。4.3 平面四桿機構的工作特性4.3.1 鉸鏈四桿機構有整轉副的條件 滿足上述條件時，取不同的構件為機架時，可得三種不同滿足上述條件時，取不同的構件為機架時，可得三種不同性質的鉸鏈四桿機構：性

11、質的鉸鏈四桿機構：取最短桿的鄰桿為機架取最短桿的鄰桿為機架 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構取最短桿的對桿為機架取最短桿的對桿為機架 雙搖桿機構雙搖桿機構 取最短桿為機架取最短桿為機架 雙曲柄機構雙曲柄機構 “最短構件與最長構件的長度之和小于或等于其余兩構件長度之和”是必要條件， 如果不滿足此條件，無論取那個構件作為機架，都不存在曲柄。 4.3 平面四桿機構的工作特性4.3.2 急回運動特性在在曲柄等速回轉情況下，由于曲柄等速回轉情況下，由于1=180， 2=180；所以所以t1t2,搖桿往復擺動的平均速度為搖桿往復擺動的平均速度為V2V1；把搖桿的這種往復擺動快慢不同的運動稱為把搖桿的這種往復擺動快

12、慢不同的運動稱為急回運動急回運動。急回運動的程度可以用行程速比系數(shù)急回運動的程度可以用行程速比系數(shù)K來衡量。來衡量。4.3 平面四桿機構的工作特性4.3.2 急回運動特性行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K11180180180/212112122112KKtttCCtCCvvK或：4.3 平面四桿機構的工作特性4.3.3 壓力角和傳動角壓力角：壓力角：在不考慮摩擦時在不考慮摩擦時機構從動件上作用的力機構從動件上作用的力F與與該力作用點的速度方向所該力作用點的速度方向所夾的銳角夾的銳角，稱為機構壓力稱為機構壓力角。角。傳動角：傳動角：壓力角的余角壓力角的余角稱稱為機構在此位置的傳動角。為機構在此位置的傳

13、動角。常用傳動角的大小和變化來衡量機構傳力性能的好常用傳動角的大小和變化來衡量機構傳力性能的好壞。壞。設計時通常要求設計時通常要求min40，對于高速和大功率的傳對于高速和大功率的傳動機械，動機械，min50。4.3 平面四桿機構的工作特性4.3.4 死點位置死點位置指從動件的傳動角等于零時機構所處的位置。死點位置指從動件的傳動角等于零時機構所處的位置。若以搖桿為主動件，則當連桿若以搖桿為主動件，則當連桿與曲柄共線，機構的傳動角為與曲柄共線，機構的傳動角為零，機構此位置就稱為死點。零，機構此位置就稱為死點。當以滑塊為主動件當以滑塊為主動件，機構也處，機構也處于死點位置。于死點位置。4.3 平面

14、四桿機構的工作特性4.3.4 死點位置蒸汽機車車輪聯(lián)動機構，由兩組曲柄滑蒸汽機車車輪聯(lián)動機構，由兩組曲柄滑塊機構組成，曲柄位置錯開塊機構組成，曲柄位置錯開9090度，使死度，使死點位置錯開。點位置錯開。4.3 平面四桿機構的工作特性4.3.4 死點位置利用機構死點工作的實例4.4 平面四桿機構的設計 根據(jù)機械的用途和性能要求等的不同，對連桿機構設計的要求是多種多樣的，按設計要求，一般可歸納為以下三類問題：滿足預定的運動規(guī)律要求；滿足預定的連桿位置要求；滿足預定的軌跡要求。4.4 平面四桿機構的設計按照給定的行程速度變化系數(shù)設計四桿機構例：已知搖桿長度例：已知搖桿長度l3、擺、擺角角和行程速度變化系數(shù)和行程速度變化系數(shù)K，要求設計此曲柄搖桿，要求設計此曲柄搖桿機構。機構。4.4 平面四桿機構的設計按照給定的行程速度變化系數(shù)設計四桿機構例：已知擺動導桿機構例：已知擺動導桿機構中機架的長度中機架的長度l4和行程速和行程速度變化系數(shù)度變化系數(shù)K，要求設計，要求設計此擺動導桿機構。此擺動導桿機構。4.4 平面四桿機構的設計按預定連桿位置設計四桿機構1. 1. 給定連桿兩組位置給定連桿兩組位置有唯一解。有唯一解。B2C2AD將鉸鏈將鉸鏈A、D分別選在分別選在B1B2，C1C2連線的垂直連線的垂直平分線上任意位置，都能滿足設計要求。平分線上任意位置，都能滿足設計要求。2.2.給定連桿上鉸鏈給定