平面連桿機(jī)構(gòu)課件

1、第三章第三章 機(jī)構(gòu)與機(jī)械傳動(dòng) 概述的主要概念：機(jī)器；機(jī)構(gòu)；機(jī)械；構(gòu)件；零件；運(yùn)動(dòng)副；高副；低副； 連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)是全部由回轉(zhuǎn)副和移動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)，是全部由回轉(zhuǎn)副和移動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)，其上各構(gòu)件均在同一平面或平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。其上各構(gòu)件均在同一平面或平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。特特點(diǎn)點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1）各構(gòu)件以低副相連）各構(gòu)件以低副相連,壓強(qiáng)小壓強(qiáng)小,易于潤(rùn)滑易于潤(rùn)滑,磨損小；磨損小；3.1 平面連桿平面連桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)2）能由本身幾何形狀保持接觸能由本身幾何形狀保持接觸;3）制造方便，精度高；）制造方便，精度高；4）構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式的多樣性，實(shí)現(xiàn)多種多樣的運(yùn)動(dòng)軌跡。）構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式的多樣性，實(shí)現(xiàn)多種多樣的運(yùn)動(dòng)軌跡。2.

2、缺點(diǎn)缺點(diǎn)1）機(jī)構(gòu)復(fù)雜）機(jī)構(gòu)復(fù)雜,傳動(dòng)積累誤差較大（只能近似實(shí)現(xiàn)給傳動(dòng)積累誤差較大（只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律）；定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律）；2）設(shè)計(jì)計(jì)算比較復(fù)雜；）設(shè)計(jì)計(jì)算比較復(fù)雜；3）作復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的慣性力難以平）作復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的慣性力難以平衡衡，高速時(shí)常引起較大的振動(dòng)，所以一般用，高速時(shí)常引起較大的振動(dòng)，所以一般用于速度于速度較低的場(chǎng)合。較低的場(chǎng)合。 3.1.1 鉸鏈四鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式桿機(jī)構(gòu)的基本型式 鉸鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鏈四桿機(jī)構(gòu) 所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸副的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它型式的鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它型式的平面四桿機(jī)構(gòu)都可以看成

3、平面四桿機(jī)構(gòu)都可以看成是在它的基礎(chǔ)上演化而成是在它的基礎(chǔ)上演化而成的。的。 根據(jù)構(gòu)件數(shù)目分根據(jù)構(gòu)件數(shù)目分為四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)為四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)。廣泛應(yīng)用的是。廣泛應(yīng)用的是平面四桿機(jī)構(gòu)，而且它是構(gòu)成和研究平面多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。平面四桿機(jī)構(gòu)，而且它是構(gòu)成和研究平面多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。 組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)該轉(zhuǎn)動(dòng)副組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件能作整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)該轉(zhuǎn)動(dòng)副稱為稱為整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副，否則為，否則為擺動(dòng)副擺動(dòng)副。 機(jī)架機(jī)架組成組成曲柄曲柄連架桿連架桿連桿連桿搖桿搖桿 曲柄所聯(lián)接的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副，而曲柄所聯(lián)接的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副，而搖桿所聯(lián)接的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為擺動(dòng)副。搖桿所聯(lián)接的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為

4、擺動(dòng)副。 按照兩連架桿的運(yùn)動(dòng)形式的不同，可將鉸鏈四桿機(jī)按照兩連架桿的運(yùn)動(dòng)形式的不同，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種類構(gòu)分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種類型。型。桿長(zhǎng)條件桿長(zhǎng)條件機(jī)架條件機(jī)架條件機(jī)構(gòu)類型機(jī)構(gòu)類型滿足桿長(zhǎng)之滿足桿長(zhǎng)之和條件和條件最短桿相鄰的桿為機(jī)架最短桿相鄰的桿為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最短桿本身為機(jī)架最短桿本身為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)最短桿相對(duì)的桿為機(jī)架最短桿相對(duì)的桿為機(jī)架雙搖桿機(jī)構(gòu)（雙搖桿機(jī)構(gòu)（I）不滿足桿長(zhǎng)不滿足桿長(zhǎng)之和條件之和條件任意桿為機(jī)架任意桿為機(jī)架雙搖桿機(jī)構(gòu)（雙搖桿機(jī)構(gòu)（II）四四桿鉸鏈運(yùn)動(dòng)鏈成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的條件桿鉸鏈

5、運(yùn)動(dòng)鏈成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的條件1. 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，以最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，以最短桿的臨桿為機(jī)架最短桿的臨桿為機(jī)架應(yīng)用：牛頭刨床；縫紉機(jī)踏板應(yīng)用：牛頭刨床；縫紉機(jī)踏板縫紉機(jī)踏板：縫紉機(jī)踏板：2. 雙曲柄雙曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，以最最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，以最短桿為機(jī)架時(shí)短桿為機(jī)架時(shí)應(yīng)用：慣性篩機(jī)構(gòu)應(yīng)用：慣性篩機(jī)構(gòu)正平行四邊形機(jī)構(gòu)：兩相對(duì)構(gòu)件的長(zhǎng)度相等正平行四邊形機(jī)構(gòu)：兩相對(duì)構(gòu)件的長(zhǎng)度相等應(yīng)用：挖土機(jī)鏟車；機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用：挖土機(jī)鏟車；機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)反平行四

6、邊形機(jī)構(gòu)：反平行四邊形機(jī)構(gòu)：應(yīng)用：汽車車門啟閉器應(yīng)用：汽車車門啟閉器平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)車輪車輪3. 雙搖桿雙搖桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，以最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和，以最短桿相對(duì)的構(gòu)件為機(jī)架時(shí)；或者最短桿相對(duì)的構(gòu)件為機(jī)架時(shí)；或者最短桿與最長(zhǎng)桿之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和；最短桿與最長(zhǎng)桿之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和；應(yīng)用：港口鶴式起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)；應(yīng)用：港口鶴式起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)； 汽車前輪的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)汽車前輪的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架鶴式起重機(jī)鶴式起重機(jī)1. 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副的演化轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副的演化3.1.2

7、 四桿機(jī)構(gòu)的演化四桿機(jī)構(gòu)的演化對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)還可以轉(zhuǎn)化為還可以轉(zhuǎn)化為雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2. 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副 在左圖中若將轉(zhuǎn)動(dòng)副在左圖中若將轉(zhuǎn)動(dòng)副B的半徑擴(kuò)大到比曲柄的半徑擴(kuò)大到比曲柄AB的的長(zhǎng)度還要大，則曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)度還要大，則曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)。 在含曲柄的機(jī)構(gòu)中，若曲柄的長(zhǎng)度很短，在柄狀在含曲柄的機(jī)構(gòu)中，若曲柄的長(zhǎng)度很短，在柄狀曲柄兩端裝設(shè)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，曲柄兩端裝設(shè)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，故常常設(shè)計(jì)成偏心輪機(jī)構(gòu)。故常常設(shè)計(jì)成偏心輪機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿

8、機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)取不同構(gòu)件為機(jī)架各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變?nèi)〔煌瑯?gòu)件為機(jī)架各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變3. 取不同構(gòu)件作機(jī)架取不同構(gòu)件作機(jī)架（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)（2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(a)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(b)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)(c)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)(b)曲柄擺動(dòng)曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)(d)定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu) 組成移動(dòng)副的兩活動(dòng)構(gòu)件，組成移動(dòng)副的兩活動(dòng)構(gòu)件，畫成桿狀的構(gòu)件稱為畫成桿狀的構(gòu)件稱為導(dǎo)桿，導(dǎo)桿，畫成畫成塊狀的構(gòu)件稱為塊狀的構(gòu)件稱為滑塊滑塊。對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 因?qū)返闹芯€通過(guò)曲柄的

9、回轉(zhuǎn)中心而得名。該機(jī)構(gòu)能把因?qū)返闹芯€通過(guò)曲柄的回轉(zhuǎn)中心而得名。該機(jī)構(gòu)能把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或作相反的轉(zhuǎn)變，廣泛應(yīng)用于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或作相反的轉(zhuǎn)變，廣泛應(yīng)用于蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、空壓機(jī)以及各種沖壓機(jī)器中。蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、空壓機(jī)以及各種沖壓機(jī)器中。 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)是通過(guò)將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的曲柄固該機(jī)構(gòu)是通過(guò)將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的曲柄固定演化而成，它可將主動(dòng)件的勻速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為定演化而成，它可將主動(dòng)件的勻速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿的非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。導(dǎo)桿的非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，且其傳動(dòng)角該機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，且其傳動(dòng)角始終為始終為90度，具有最

10、好的傳力性能，常用于度，具有最好的傳力性能，常用于牛頭刨床、插床和送料裝置中。牛頭刨床、插床和送料裝置中。 定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)是通過(guò)將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊固定而該機(jī)構(gòu)是通過(guò)將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊固定而演化得出，它可把主動(dòng)件的回轉(zhuǎn)或擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿演化得出，它可把主動(dòng)件的回轉(zhuǎn)或擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿相對(duì)于滑塊的往復(fù)移動(dòng)。相對(duì)于滑塊的往復(fù)移動(dòng)。 搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)是通過(guò)將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的連桿固定而該機(jī)構(gòu)是通過(guò)將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的連桿固定而演化得出，它可把主動(dòng)件的勻速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)演化得出，它可把主動(dòng)件的勻速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿相對(duì)于滑塊的往復(fù)移動(dòng)并隨滑塊擺動(dòng)的形式。桿相對(duì)于滑塊的往復(fù)移動(dòng)并隨滑塊擺

11、動(dòng)的形式。 翻斗翻斗曲曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件柄搖桿機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件AB以以等速轉(zhuǎn)動(dòng)等速轉(zhuǎn)動(dòng)1（1）輸出件）輸出件CD的兩極限位置的兩極限位置當(dāng)當(dāng)ABAB與與BCBC兩次共線時(shí)，輸出件兩次共線時(shí)，輸出件CDCD處于兩極限位置。處于兩極限位置。極位夾角極位夾角：當(dāng)搖桿處于兩極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的曲柄當(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。位置線所夾的銳角。3.1.3 四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) （1）急）急回特性回特性曲柄轉(zhuǎn)角曲柄轉(zhuǎn)角 1801對(duì)應(yīng)的時(shí)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間111/t搖桿點(diǎn)搖桿點(diǎn)C的的平均速度平均速度1802122/t1121/vC Ct2212/vC CtB2C2B1C

12、11A211C34BDabcd2擺角擺角極位夾角極位夾角 v1v2（2）輸出件的行程速度變化系數(shù)）輸出件的行程速度變化系數(shù)K：從動(dòng)件快行程平均速度從動(dòng)件快行程平均速度v2與慢行程平均速度與慢行程平均速度v1之比。之比。11180KK180180212112ttvvK平面四桿機(jī)構(gòu)具有急回特性的條件：平面四桿機(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)；）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)；）輸出件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；（3）0314AB2Cab1（2）曲曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件柄滑塊機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件AB以以等速轉(zhuǎn)動(dòng)等速轉(zhuǎn)動(dòng)1B1B2H0, ,無(wú)急回特性無(wú)急回特性C1C2對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2AB134eCab1C1B1B2HC20, ,有急回特性。有急回特性。偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3.1.3 壓力角與傳動(dòng)角壓力角與傳動(dòng)角在不計(jì)摩擦力、重力、慣性力的條件下，機(jī)在不計(jì)摩擦力、重力、慣性力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使構(gòu)中驅(qū)使輸出件輸出件運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的力的方向線力的方向線與與輸出件輸出件上上受力點(diǎn)的速度方向線受力點(diǎn)的速度方向線所夾的銳角。所夾的銳角。壓力角：壓力角：傳動(dòng)角：傳動(dòng)角： 壓力角的余角。壓力角的余角。vcFF