平面連桿機構(gòu)類型和工作特性

1、2022-5-11第第1 1章章 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)l 1-1 1-1 平面四桿機構(gòu)的類型及其應(yīng)用平面四桿機構(gòu)的類型及其應(yīng)用l 1-2 1-2 平面四桿機構(gòu)的基本特性平面四桿機構(gòu)的基本特性l 1-3 1-3 平面四桿機構(gòu)設(shè)計平面四桿機構(gòu)設(shè)計l 1-4 1-4 空間連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)連架桿連架桿機架機架連架桿連架桿連桿連桿能繞其軸線轉(zhuǎn)能繞其軸線轉(zhuǎn)360360的連架桿。的連架桿。僅能繞其軸線作往復(fù)擺動的連架桿。僅能繞其軸線作往復(fù)擺動的連架桿。曲柄曲柄搖桿搖桿連架桿連架桿l機架機架：固定不動的構(gòu)件稱為機架。：固定不動的構(gòu)件稱為機架。l連桿連桿：不直接與機架相連的構(gòu)件稱為連桿。：不直接與機架相

2、連的構(gòu)件稱為連桿。一一. .鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)1-1 1-1 平面四桿機構(gòu)的類型及其應(yīng)用平面四桿機構(gòu)的類型及其應(yīng)用l連架桿連架桿：與機架相連的構(gòu)件稱為機架。：與機架相連的構(gòu)件稱為機架。1-1 1-1 平面四桿機構(gòu)的基本類型平面四桿機構(gòu)的基本類型 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) 雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu) 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)1 1. .曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)特點：曲柄勻速運動，特點：曲柄勻速運動， 搖桿變速往復(fù)擺動。搖桿變速往復(fù)擺動。飛剪飛剪雷達雷達攪拌機攪拌機曲柄搖桿機構(gòu)的應(yīng)用曲柄搖桿機構(gòu)的應(yīng)用連桿步進送進機構(gòu)連桿步進送進機構(gòu)2 2. .雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)慣性篩機構(gòu)慣性篩機構(gòu)特點：特點：通過作

3、變速運動的通過作變速運動的曲柄曲柄CDCD，使往復(fù)運動的滑使往復(fù)運動的滑塊獲得較大的加速度。塊獲得較大的加速度。2022-5-11l旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)12341432l轉(zhuǎn)到右邊時，相鄰兩隔轉(zhuǎn)到右邊時，相鄰兩隔板間的夾角及容積增大，板間的夾角及容積增大，形成真空，于是從進口吸形成真空，于是從進口吸水；轉(zhuǎn)動左邊時，相鄰兩水；轉(zhuǎn)動左邊時，相鄰兩隔板間的夾角及容積變小，隔板間的夾角及容積變小，壓力升高，從出口排水，壓力升高，從出口排水，從而起到泵水的作用。從而起到泵水的作用。（1 1）平行四邊形機構(gòu)：）平行四邊形機構(gòu)：特點特點: :主動曲柄與從動主動曲柄與從動曲柄以相同的角速

4、度曲柄以相同的角速度轉(zhuǎn)動，連桿作平動。轉(zhuǎn)動，連桿作平動。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到與機架當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到與機架拉直拉直重疊重疊這兩位置稱為這兩位置稱為運動不定點位置。運動不定點位置。通過加虛約束部分，避免通過加虛約束部分，避免機構(gòu)運動的不確定問題。機構(gòu)運動的不確定問題。A AD DC CB BA AD DC CB Bl平行四邊形機構(gòu)的應(yīng)用平行四邊形機構(gòu)的應(yīng)用蒸蒸汽汽機機車車驅(qū)驅(qū)動動裝裝置置攝影升降機構(gòu)攝影升降機構(gòu)播種機的機構(gòu)播種機的機構(gòu)契貝謝夫四足步行機構(gòu)契貝謝夫四足步行機構(gòu)（2 2）反平行四邊形機構(gòu)）反平行四邊形機構(gòu)車門開閉機構(gòu)車門開閉機構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)- -等腰雙搖桿機構(gòu)等腰雙搖桿機構(gòu)飛機起落

5、架機構(gòu)飛機起落架機構(gòu)3.3.雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)鶴式起重機機構(gòu)鶴式起重機機構(gòu)二二. .含一個移動副的四桿機構(gòu)含一個移動副的四桿機構(gòu)C CD DB BA A曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)加大加大CDCD構(gòu)件的長度直至構(gòu)件的長度直至A AB BC Ce eB BA AC C對心式曲柄滑塊機構(gòu)對心式曲柄滑塊機構(gòu) 偏置式曲柄滑塊機構(gòu)偏置式曲柄滑塊機構(gòu) 1 1. .曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) n偏置曲柄滑塊機構(gòu)（偏置曲柄滑塊機構(gòu)（e 0)e 0)n 對心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)(e = 0)(e = 0)e e車門啟閉機構(gòu)車門啟閉機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)BA1234C擺動導(dǎo)桿機構(gòu)

6、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)3A124CB2.2.導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)l刨床機構(gòu)刨床機構(gòu)n 擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)( (ABBC)ABBC)FABCDEH Hn 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)動導(dǎo)桿機構(gòu)( (ABBC)ABBC)ABCDE3 3.搖塊機構(gòu)和定塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)和定塊機構(gòu)自卸汽車卸料機構(gòu)自卸汽車卸料機構(gòu)1324ABCA124CB3移動導(dǎo)桿機構(gòu)（定塊機構(gòu)移動導(dǎo)桿機構(gòu)（定塊機構(gòu)）A AC CB B1 12 24 43 3A124CB3BCBC桿長增至桿長增至 曲柄滑塊機構(gòu)（對心）曲柄滑塊機構(gòu)（對心）B BA AC C34211B432AC1B432AC雙滑塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu) SsinABls 三三. .含兩個移動副的四桿機

7、構(gòu)含兩個移動副的四桿機構(gòu)n雙滑塊機構(gòu)應(yīng)用雙滑塊機構(gòu)應(yīng)用 縫紉機針桿機構(gòu)縫紉機針桿機構(gòu)橢圓儀機構(gòu)橢圓儀機構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)1 13 32 24 4A AB B十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器四四. .具有偏心輪的四桿機構(gòu)具有偏心輪的四桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)B B轉(zhuǎn)動副擴大轉(zhuǎn)動副擴大偏心盤機構(gòu)是轉(zhuǎn)動偏心盤機構(gòu)是轉(zhuǎn)動副擴大的等效形式副擴大的等效形式擴大轉(zhuǎn)動副擴大轉(zhuǎn)動副B B的尺寸的尺寸B B 轉(zhuǎn)動副擴大轉(zhuǎn)動副擴大包含包含A A 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副偏心盤機構(gòu)是轉(zhuǎn)動偏心盤機構(gòu)是轉(zhuǎn)動副擴大的等效形式副擴大的等效形式四四. .具有偏心輪的四桿機構(gòu)具有偏心輪的四桿機構(gòu)雙偏心輪機構(gòu)雙偏心輪

8、機構(gòu)偏心輪機構(gòu)動畫偏心輪機構(gòu)動畫 連桿機構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的機構(gòu)，人造衛(wèi)星太連桿機構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的機構(gòu)，人造衛(wèi)星太陽能板的展開機構(gòu)，機械手的傳動機構(gòu)，折疊傘的陽能板的展開機構(gòu)，機械手的傳動機構(gòu)，折疊傘的收放機構(gòu)以及人體假肢等等，都是連桿機構(gòu)。收放機構(gòu)以及人體假肢等等，都是連桿機構(gòu)。n最常見的連桿機構(gòu)型式最常見的連桿機構(gòu)型式( (掌握掌握）曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)BA1234C曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)4123ABCD3A124CB導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)1-21-2 平面四桿機構(gòu)的基本特性平面四桿機構(gòu)的基本特性l運動特性運動特性（傳遞和變換運動功能）（傳遞和變換運動功能） 轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的條件轉(zhuǎn)

9、動副為整轉(zhuǎn)副的條件 急回運動特性急回運動特性l傳力特性傳力特性（力的傳遞和變換功能）（力的傳遞和變換功能） 壓力角和傳動角壓力角和傳動角 死點位置死點位置一一. .鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件 )(3124llll4123)(llll 4231llll413121llllll1l是四桿中最短的桿是四桿中最短的桿將上式兩兩相加可得：將上式兩兩相加可得：l曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)由由 得得, , DCA 由由 得得, , DCA llll 43211l2l3l4lDAB CBC 3241llll即即l 鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件 桿長條件桿長條件：最短

10、桿和最長桿長度之和小于或等最短桿和最長桿長度之和小于或等 于其它兩桿長度之和。于其它兩桿長度之和。若取與若取與最短桿相鄰的桿最短桿相鄰的桿為為連架桿連架桿時：時：曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)。 最短桿是連架桿或機架。最短桿是連架桿或機架。4123A AB BC CD D若取若取最短桿最短桿為為機架機架時：時：雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)。若取若取最短桿最短桿為為連桿連桿時，時，即最短桿相對的桿為機架：即最短桿相對的桿為機架： 雙搖桿機構(gòu)。雙搖桿機構(gòu)。4123A AB BC CD D4123A AB BC CD D不滿足不滿足桿長之和條件桿長之和條件 即：最短桿加最長桿即：最短桿加最長桿大于大于其余兩桿長度

11、之其余兩桿長度之和，則鉸鏈四桿機構(gòu)無論取哪桿為機架均和，則鉸鏈四桿機構(gòu)無論取哪桿為機架均無曲柄存在，只能得到雙搖桿機構(gòu)。無曲柄存在，只能得到雙搖桿機構(gòu)。123A AB BC CD D41 1）極位夾角）極位夾角B2C2B1C1A211C34BD極位夾角極位夾角2.2.急回運動特性急回運動特性曲柄與連桿曲柄與連桿 時，曲柄所夾的銳角。時，曲柄所夾的銳角。拉直拉直重疊重疊曲柄轉(zhuǎn)角曲柄轉(zhuǎn)角01180對應(yīng)的時間對應(yīng)的時間111/t搖桿點搖桿點C C的的平均速度平均速度1202180122/tv1v21211/tCCv )2122/tCCv)2 2) )急回特性急回特性結(jié)論：結(jié)論：t1t2v2v1B2C

12、2B1C1A211C34BDabcd3 3）行程速比系數(shù)）行程速比系數(shù)k kl 工作行程（正行程）為慢速運動；空回行程工作行程（正行程）為慢速運動；空回行程（反行程）為快速運動，稱為急回運動。（反行程）為快速運動，稱為急回運動。V V2 2VV1 1l衡量搖桿急回作用的程度，用衡量搖桿急回作用的程度，用行程速度變行程速度變化系數(shù)化系數(shù)K K180180212112ttkmm11180kk 角越大，角越大，K K值越大，急回運動的性質(zhì)也越顯著。值越大，急回運動的性質(zhì)也越顯著。討論：討論： 1 1）對心曲柄滑塊機構(gòu)）對心曲柄滑塊機構(gòu)314AB2Cab1B1B2C1C2HC1B1B2HC2 偏置曲柄

13、滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)2AB134eCab12222)()(eabebaH0,有急回特性有急回特性。0,無急回特性無急回特性。aH221B2B11ABB2C2B1C1A211C34BDb2 2）曲柄搖桿機構(gòu)）曲柄搖桿機構(gòu)3 3）擺動導(dǎo)桿機構(gòu)）擺動導(dǎo)桿機構(gòu)特點：特點：有急回特性。有急回特性。曲柄與連桿拉直曲柄與連桿拉直曲柄與連桿重疊曲柄與連桿重疊時，對應(yīng)曲柄位置線所夾銳角。時，對應(yīng)曲柄位置線所夾銳角。曲柄與導(dǎo)桿垂直時，即導(dǎo)桿處曲柄與導(dǎo)桿垂直時，即導(dǎo)桿處于兩極限位置時，曲柄對應(yīng)位于兩極限位置時，曲柄對應(yīng)位置線所夾銳角置線所夾銳角極位夾角。極位夾角。3.3.壓力角和傳動角壓力角和傳動角n 從動件從

14、動件CDCD受的力受的力F F作用線與該點的絕對作用線與該點的絕對速度速度Vc Vc 所夾銳角，所夾銳角，稱為稱為此位置此位置的的壓力角。壓力角。n連桿與搖桿之間所連桿與搖桿之間所夾的銳角為夾的銳角為傳動角。傳動角。V VC CF F1 1A AB BC CD D12 23 34 4FVC1ABCD1234越小，受力越好越小，受力越好。越大，受力越好越大，受力越好。n機構(gòu)在運轉(zhuǎn)過程中，傳動角機構(gòu)在運轉(zhuǎn)過程中，傳動角 隨機構(gòu)的位隨機構(gòu)的位置不同而變化，為保證置不同而變化，為保證機構(gòu)的傳力效果，機構(gòu)的傳力效果， 5040minsinFFt 有效分力有效分力cosFFn垂直于垂直于F Ft t的分力

15、的分力tFnF平面四桿機構(gòu)的最小傳動角位置平面四桿機構(gòu)的最小傳動角位置原動件為原動件為ABAB4VcVcABCD1F123F1VCVCDF1CABF21234當(dāng)當(dāng) 為銳角時，傳動角為銳角時，傳動角當(dāng)當(dāng) 為鈍角時，傳動角為鈍角時，傳動角180 曲柄搖桿機構(gòu)的最小傳動角曲柄搖桿機構(gòu)的最小傳動角minmaxminmin)180( ,4ABCD1V VC CF123DAB2 B1C1minC2max當(dāng)曲柄和當(dāng)曲柄和機架機架 時，曲柄與連桿所夾銳角。時，曲柄與連桿所夾銳角。拉直拉直重疊重疊V VB3F0B1231ACB4Ad12BC3eV VB3Fn導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)minmin何時出現(xiàn)？何時出現(xiàn)？對心式

16、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)的傳動角對心式擺動導(dǎo)桿機構(gòu)的傳動角恒等于恒等于9090，是最佳傳力機構(gòu)。，是最佳傳力機構(gòu)。0 0 從動件的傳動角從動件的傳動角 =0 =0( (或或 =90=90) )時機時機構(gòu)所處的位置。構(gòu)所處的位置。4.4.死點位置死點位置B2C2V VB踏板踏板腳腳AB1C1DFB 1C234ABDV VBFB機構(gòu)是否有死點位置與哪一構(gòu)件為主動件有關(guān)。機構(gòu)是否有死點位置與哪一構(gòu)件為主動件有關(guān)。l 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)，當(dāng)曲柄為主動件時無死點位置，當(dāng)曲柄為主動件時無死點位置，但有極限位置，但有極限位置，當(dāng)當(dāng)搖桿為主動件搖桿為主動件時有死點位置時有死點位置。D DC CA AB BV VB當(dāng)當(dāng)曲柄曲柄（從動件）與（從動件）與連桿連桿兩次共線位置為死點位置。兩次共線位置為死點位置。FBl 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)，當(dāng)以，當(dāng)以滑塊滑塊3 3為主動件為主動件時有時有死點位置死點位置。B1B2C1C2HABCF當(dāng)當(dāng)曲柄曲柄（從動件）（從動件）與與連桿連桿兩次共線兩次共線位置為死點位置。位置為死點位置。l 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)，在實際