機械基礎(chǔ)連桿機構(gòu)課件1

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

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

3、動載荷（慣性力），不適合高速。 3）設(shè)計復雜，難以實現(xiàn)精確的軌跡。鉸鏈四桿機構(gòu)7-2 鉸鏈四桿機構(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。鉸鏈四桿機構(gòu)分類曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)一、曲柄搖桿機構(gòu)1.曲柄搖桿機構(gòu)的特點 曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿A AD DC CB B一個是曲柄一個是搖桿2.曲柄搖桿機構(gòu)的應用實例1）縫紉機踏板機構(gòu)：搖桿主動2)衛(wèi)星接收裝置：曲柄主動3)汽車玻璃窗雨刷:搖桿主動4)攪拌器: 曲柄主動二、雙曲柄機構(gòu)1.

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

5、，軌跡為近似的水平直線7-3 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本性質(zhì)急回特性死點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 最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿長度長度之和。連架桿和機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.鉸鏈四桿機構(gòu)三種基本類型形成的條件桿長條件機架條件機構(gòu)類型滿足桿長之和條件最短桿相鄰的桿為機架曲柄搖桿機構(gòu)最短桿本身為機架雙曲柄機構(gòu)最短桿相對的桿為機架雙搖桿機構(gòu)（I）不滿足桿長之和條件任意桿為機架雙搖桿機構(gòu)（II）二、急回特性1.急回特

6、性的定義：原動件作勻速轉(zhuǎn)動，從動件作往復運動的機構(gòu)，從動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AB與BC兩次共線時，輸出件CD處于兩極限位置。極位夾角：當搖桿處于兩極限位置時，對應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對應的時間111/t搖桿點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、機構(gòu)具有急回特性的條件1）原動件作等速整周轉(zhuǎn)動2）輸出件作往復運動3）0三、死點位置1.死點位置的定義：在曲柄搖機構(gòu)中，若搖桿為主動件，當搖桿處于兩 極限位置時，從動曲柄與連桿共線，主動搖桿通過 連桿傳給從動曲柄的作用力通過曲柄的轉(zhuǎn)動中心， 此時曲柄的壓力角=90，傳動角=0,因此無 法推動曲柄轉(zhuǎn)動，機構(gòu)的這個位置稱為死點位置。 主動件主動件2.死點位置出現(xiàn)的現(xiàn)象實例 2.對死點位置的克服和利用 1）克服止點：為了使機構(gòu)能順利地通過死點位置，通常在從動件軸上安裝飛輪，利用飛輪的慣性通過死點位置。也可采用多組機構(gòu)交錯排列的方法，如：兩組機構(gòu)交錯排列，使左右兩機構(gòu)不同時處于死點位置。 2）利用止點

8、：在工程上有時也需利用機構(gòu)的死點位置來進行工作。 例如：飛機的起落架、折疊式家具和夾具等機構(gòu)。如圖所示2.對死點位置的克服順利通過死點位置的措施：利用系統(tǒng)的慣性 多組錯列蒸汽機車驅(qū)動輪聯(lián)動機構(gòu) 利用機構(gòu)錯位排列縫紉機踏板機構(gòu)利用慣性3.對死點位置的利用1） 工件夾緊機構(gòu)-機構(gòu)不會松脫 2） 飛機起落架-落地后地面對機輪的力不會使桿CD轉(zhuǎn)動（B、C、D 三點共線），從而保證飛機安全可靠降落。7-3 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化偏心輪機構(gòu)導桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)演化一、曲柄滑塊機構(gòu)1.曲柄滑塊機構(gòu)：具有一個曲柄和一個滑塊的平面四桿機構(gòu)。是由曲柄搖 桿機構(gòu)演化過來的。2.具體演化過程如下：曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)

9、偏置曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu) 曲柄曲線滑塊機構(gòu)曲柄曲線滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu) 3.曲柄滑塊機構(gòu)的應用實例滑塊為主動件：應用于內(nèi)燃機氣缸等內(nèi)燃機內(nèi)燃機二、偏心輪機構(gòu)1.偏心輪機構(gòu)：當曲柄較短時，往往用一個旋轉(zhuǎn)中心與幾何中心不重合的 偏心輪代替曲柄。2.具體演化過程如下：3.偏心輪機構(gòu)的應用實例偏心輪用于受力較大且滑塊行程較小的剪床、鄂式破碎機等機械中三、導桿機構(gòu)1.導桿機構(gòu)：機構(gòu)中與另一運動構(gòu)件組成移動副的構(gòu)件，連架桿中至少有 一個構(gòu)件為導桿。2.具體演化過程如下：(a)曲柄轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)(b)曲柄擺動導桿機構(gòu)(c)曲柄搖塊機構(gòu)(d)定塊機構(gòu)3.導桿機構(gòu)的應用實例1）轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)小型牛頭刨床小型牛頭刨床應用小型牛頭刨床2）擺動導桿機構(gòu)應用牛頭刨床刨刀切削機構(gòu)3）曲柄搖塊機構(gòu)自卸汽車應用自卸汽車卸料機構(gòu) 曲柄搖塊機構(gòu)4）移動導桿機構(gòu)(定塊機構(gòu)）移動導桿機構(gòu)移動導桿機構(gòu)手動壓水機手動壓水機應用：手動抽水機7-5鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計例：按給定的從動件的行程和K設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu)1) 1(180kk1.設(shè)計過程D DC2C1A111A BlB CllA BlB CO 90EB2B122222ACACECAB2.設(shè)計步驟1）由k計算極位夾角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