機(jī)械基礎(chǔ)連桿機(jī)構(gòu)課件1

1、機(jī)械工程系 張琳7-1 7-1 平面連桿機(jī)構(gòu)的平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)特點(diǎn) 7-2 7-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成與分類組成與分類 7-3 7-3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)基本性質(zhì) 7-4 7-4 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化演化7-57-5鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 無(wú)論是在生活中，還是生產(chǎn)中，各種各樣的機(jī)構(gòu)都是為人們的生活和工作服務(wù)。例如門(mén)窗、天平秤、鏟土機(jī)、火車等。公交車門(mén)汽車卸貨機(jī)構(gòu)7-1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)1.平面連桿機(jī)構(gòu)：由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副相互連接而成， 在同一平面或相互平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。平面連 桿中的運(yùn)動(dòng)副都是低副，因此平面連桿機(jī)構(gòu)是

2、低副 機(jī)構(gòu)。 港口起重機(jī)夾具機(jī)構(gòu)2.四桿機(jī)構(gòu)：最常用的平面連桿機(jī)構(gòu)具有四個(gè)構(gòu)件的低副機(jī)構(gòu)。 平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：構(gòu)件間以四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)，是四桿 機(jī)構(gòu)的基本形式也是其他多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。圖中四根桿均以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，該機(jī)構(gòu)為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)圖中桿件間的連接，除了轉(zhuǎn)動(dòng)副以外，構(gòu)件3與4以移動(dòng)副連接，該機(jī)構(gòu)為滑塊四桿機(jī)構(gòu)3.平面連桿機(jī)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）采用低副。面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨損、 形狀簡(jiǎn) 單、易加工、容易獲得較高的制造精度。 2）改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。 3）連桿曲線豐富。可滿足不同要求。缺點(diǎn)：1）構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大、運(yùn)動(dòng)精度低、效率低。 2）產(chǎn)生

3、動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。 3）設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)7-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成與分類A AD DC CB B構(gòu)件（連架桿1）構(gòu)件2（連桿）構(gòu)件3（連架桿2）構(gòu)件4（機(jī)架）曲柄如果連架桿能作整周旋轉(zhuǎn)，則稱為曲柄。搖桿如果架桿僅能在一角度（小于180）范圍內(nèi)搖擺，則為搖桿。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分類曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿A AD DC CB B一個(gè)是曲柄一個(gè)是搖桿2.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例1）縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)：搖桿主動(dòng)2)衛(wèi)星接收裝置：曲柄主動(dòng)3)汽車玻璃窗雨刷:搖桿主動(dòng)4)攪拌器: 曲柄主動(dòng)二、雙曲柄機(jī)構(gòu)1.

4、雙曲柄機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩連架桿均為曲柄。 2.雙曲柄機(jī)構(gòu)的種類：不等長(zhǎng)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)1）不等長(zhǎng)雙曲柄機(jī)構(gòu)及應(yīng)用實(shí)例：慣性篩特點(diǎn)：主動(dòng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ，從動(dòng)曲柄變速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò) 構(gòu)件使篩子產(chǎn)生變速直線運(yùn)動(dòng)。2）平行雙曲柄機(jī)構(gòu)及應(yīng)用實(shí)例：天平特點(diǎn)：利用平行雙曲柄機(jī)構(gòu)中兩曲柄的轉(zhuǎn)向和角速度均相同 的特性，保證兩天平盤(pán)始終處于水平狀態(tài)。3）反向雙曲柄機(jī)構(gòu)及應(yīng)用實(shí)例：汽車車門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：兩曲柄的轉(zhuǎn)向相反，角速度也不相同。三、雙搖桿機(jī)構(gòu)1.雙曲柄機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩連架桿均為搖桿。 2.雙搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例1）飛機(jī)起落架2）港口起重機(jī)特點(diǎn)：選擇連桿上合適的點(diǎn)

5、，軌跡為近似的水平直線7-3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)急回特性死點(diǎn)位置曲柄存在的條件基本特性基本特性一、曲柄存在的條件1.曲柄存在的條件 最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度長(zhǎng)度之和。連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿。43214231324141llllDCAllllllllDCAll 由由由由若若44342441,:llllllll同同樣樣得得若若2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本類型形成的條件桿長(zhǎng)條件機(jī)架條件機(jī)構(gòu)類型滿足桿長(zhǎng)之和條件最短桿相鄰的桿為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最短桿本身為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)最短桿相對(duì)的桿為機(jī)架雙搖桿機(jī)構(gòu)（I）不滿足桿長(zhǎng)之和條件任意桿為機(jī)架雙搖桿機(jī)構(gòu)（II）二、急回特性1.急回特

6、性的定義：原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件在返回行程中的平均速度大于工作行程的平均速度的特性，稱為急回特性。2. 輸出件CD的兩極限位置當(dāng)AB與BC兩次共線時(shí)，輸出件CD處于兩極限位置。極位夾角：當(dāng)搖桿處于兩極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的曲柄位置線所夾的銳角。B2C2B1C11A211C34BDabcd2擺角擺角極位夾角極位夾角 v1v2曲柄轉(zhuǎn)角 1801對(duì)應(yīng)的時(shí)間111/t搖桿點(diǎn)C的平均速度1802122/t1121/vC Ct2212/vC Ct3.輸出件的行程速度變化系數(shù)K K:從動(dòng)件快行程平均速度v2與慢行程平均速度v1之比。11180KK180180212112ttvvK平面四桿

7、機(jī)構(gòu)具有急回特性的條件1）原動(dòng)件作等速整周轉(zhuǎn)動(dòng)2）輸出件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)3）0三、死點(diǎn)位置1.死點(diǎn)位置的定義：在曲柄搖機(jī)構(gòu)中，若搖桿為主動(dòng)件，當(dāng)搖桿處于兩 極限位置時(shí)，從動(dòng)曲柄與連桿共線，主動(dòng)搖桿通過(guò) 連桿傳給從動(dòng)曲柄的作用力通過(guò)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心， 此時(shí)曲柄的壓力角=90，傳動(dòng)角=0,因此無(wú) 法推動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的這個(gè)位置稱為死點(diǎn)位置。 主動(dòng)件主動(dòng)件2.死點(diǎn)位置出現(xiàn)的現(xiàn)象實(shí)例 2.對(duì)死點(diǎn)位置的克服和利用 1）克服止點(diǎn)：為了使機(jī)構(gòu)能順利地通過(guò)死點(diǎn)位置，通常在從動(dòng)件軸上安裝飛輪，利用飛輪的慣性通過(guò)死點(diǎn)位置。也可采用多組機(jī)構(gòu)交錯(cuò)排列的方法，如：兩組機(jī)構(gòu)交錯(cuò)排列，使左右兩機(jī)構(gòu)不同時(shí)處于死點(diǎn)位置。 2）利用止點(diǎn)

8、：在工程上有時(shí)也需利用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置來(lái)進(jìn)行工作。 例如：飛機(jī)的起落架、折疊式家具和夾具等機(jī)構(gòu)。如圖所示2.對(duì)死點(diǎn)位置的克服順利通過(guò)死點(diǎn)位置的措施：利用系統(tǒng)的慣性 多組錯(cuò)列蒸汽機(jī)車驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu) 利用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)利用慣性3.對(duì)死點(diǎn)位置的利用1） 工件夾緊機(jī)構(gòu)-機(jī)構(gòu)不會(huì)松脫 2） 飛機(jī)起落架-落地后地面對(duì)機(jī)輪的力不會(huì)使桿CD轉(zhuǎn)動(dòng)（B、C、D 三點(diǎn)共線），從而保證飛機(jī)安全可靠降落。7-3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化偏心輪機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演化一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：具有一個(gè)曲柄和一個(gè)滑塊的平面四桿機(jī)構(gòu)。是由曲柄搖 桿機(jī)構(gòu)演化過(guò)來(lái)的。2.具體演化過(guò)程如下：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

9、偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄曲線滑塊機(jī)構(gòu)曲柄曲線滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 3.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例滑塊為主動(dòng)件：應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)氣缸等內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)二、偏心輪機(jī)構(gòu)1.偏心輪機(jī)構(gòu)：當(dāng)曲柄較短時(shí)，往往用一個(gè)旋轉(zhuǎn)中心與幾何中心不重合的 偏心輪代替曲柄。2.具體演化過(guò)程如下：3.偏心輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例偏心輪用于受力較大且滑塊行程較小的剪床、鄂式破碎機(jī)等機(jī)械中三、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)中與另一運(yùn)動(dòng)構(gòu)件組成移動(dòng)副的構(gòu)件，連架桿中至少有 一個(gè)構(gòu)件為導(dǎo)桿。2.具體演化過(guò)程如下：(a)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(b)曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(c)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)(d)定塊機(jī)構(gòu)3.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例1）轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)小型牛頭刨床小型牛頭刨床應(yīng)用小型牛頭刨床2）擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用牛頭刨床刨刀切削機(jī)構(gòu)3）曲柄搖塊機(jī)構(gòu)自卸汽車應(yīng)用自卸汽車卸料機(jī)構(gòu) 曲柄搖塊機(jī)構(gòu)4）移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(定塊機(jī)構(gòu)）移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)手動(dòng)壓水機(jī)手動(dòng)壓水機(jī)應(yīng)用：手動(dòng)抽水機(jī)7-5鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)例：按給定的從動(dòng)件的行程和K設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1) 1(180kk1.設(shè)計(jì)過(guò)程D DC2C1A111A BlB CllA BlB CO 90EB2B122222ACACECAB2.設(shè)計(jì)步驟1）由k計(jì)算極位夾角2）任選固定鉸鏈中心D ,由l4和作出搖桿的兩極限位置C1D和C2D3）連接C