機械基礎(chǔ)第三版連桿

1、機機 械械 基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 第十章第十章 常用常用機構(gòu)機構(gòu)復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 機構(gòu)的組成原理機構(gòu)的組成原理運動副、高副、低副、自由度運動副、高副、低副、自由度動力機器：內(nèi)燃機、發(fā)電機、電動機等動力機器：內(nèi)燃機、發(fā)電機、電動機等工作機器：電風(fēng)扇、洗衣機等工作機器：電風(fēng)扇、洗衣機等 挖土機、攪拌機等挖土機、攪拌機等 切削機床、織布機、包裝機切削機床、織布機、包裝機信息機器：復(fù)印機、打印機、傳真機、照相機信息機器：復(fù)印機、打印機、傳真機、照相機現(xiàn)代機器：機器人現(xiàn)代機器：機器人美女模特機器人的面部裝有美女模特機器人的面部裝有8個馬達，能作出許多表個馬達，能作出許多表情，仿真度極高。情，仿真度極高。連桿機構(gòu)連桿機構(gòu)

2、凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)間歇運動機構(gòu)間歇運動機構(gòu)由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接而成的由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接而成的機構(gòu)稱為連桿機構(gòu)，機構(gòu)稱為連桿機構(gòu)，連桿機構(gòu)又稱為低副機構(gòu)。連桿機構(gòu)又稱為低副機構(gòu)。連桿機構(gòu)定義連桿機構(gòu)定義可分為可分為 空間連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)和和 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)：構(gòu)件之間的相對運動是平面運動。平面連桿機構(gòu)：構(gòu)件之間的相對運動是平面運動。連桿機構(gòu)分類連桿機構(gòu)分類5.1 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)平面多桿機構(gòu)：五個或五個以上的構(gòu)件組成的平面多桿機構(gòu)：五個或五個以上的構(gòu)件組成的 連桿機構(gòu)。

3、連桿機構(gòu)。最簡單的平面連桿機構(gòu)由四個構(gòu)件組成，簡稱平面四最簡單的平面連桿機構(gòu)由四個構(gòu)件組成，簡稱平面四桿機構(gòu)。桿機構(gòu)。四桿機構(gòu)是具有轉(zhuǎn)換運動功能而構(gòu)件數(shù)目最四桿機構(gòu)是具有轉(zhuǎn)換運動功能而構(gòu)件數(shù)目最少的平面連桿機構(gòu)。少的平面連桿機構(gòu)。一、鉸鏈四桿機構(gòu)一、鉸鏈四桿機構(gòu)全部由全部由轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副組成的平面組成的平面四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)，它是平面四桿機構(gòu)最基本的形態(tài)。，它是平面四桿機構(gòu)最基本的形態(tài)。鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)ABCDAD：機架：機架AB、CD：連架桿：連架桿BC：連桿：連桿連架桿：定軸轉(zhuǎn)動連架桿：定軸轉(zhuǎn)動連連 桿：平面運動桿：平面運動一、鉸鏈四桿機構(gòu)一、鉸鏈四桿機構(gòu)1、曲柄搖桿機構(gòu)、曲柄搖桿機構(gòu)

4、曲柄曲柄能繞機架上的轉(zhuǎn)動副能繞機架上的轉(zhuǎn)動副 作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。搖桿搖桿只能在某一角度范圍只能在某一角度范圍 (小于小于360)內(nèi)擺動的連架桿內(nèi)擺動的連架桿。曲柄搖桿機構(gòu)特點是：曲柄搖桿機構(gòu)特點是：既能將曲柄的既能將曲柄的整周轉(zhuǎn)動整周轉(zhuǎn)動變換為變換為搖桿的搖桿的往復(fù)擺動往復(fù)擺動，又能將搖桿的往復(fù)擺動變換為曲柄，又能將搖桿的往復(fù)擺動變換為曲柄的連續(xù)回轉(zhuǎn)運動。的連續(xù)回轉(zhuǎn)運動。曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用縫紉機踏板機構(gòu) 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) 汽車前窗刮雨器汽車前窗刮雨器 飛剪飛剪 攪拌器攪拌器 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)抽油機抽油機 電影放映機拉片機構(gòu)電影放映機拉片機構(gòu)2

5、、雙曲柄機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)曲柄曲柄能繞機架上的轉(zhuǎn)動副能繞機架上的轉(zhuǎn)動副 作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。雙雙曲柄機構(gòu)曲柄機構(gòu)特點是：特點是：能將能將等角速度轉(zhuǎn)動等角速度轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹芷谛赞D(zhuǎn)變?yōu)橹芷谛缘牡淖兘撬俣绒D(zhuǎn)動變角速度轉(zhuǎn)動。 平行平行雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu):當(dāng)兩曲柄長度相等當(dāng)兩曲柄長度相等且平行時，稱為平行雙曲柄機構(gòu)且平行時，稱為平行雙曲柄機構(gòu).反向反向雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu):雙曲柄機構(gòu)對邊都雙曲柄機構(gòu)對邊都相等但互不平行相等但互不平行.雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用w 慣性篩的四桿機構(gòu)慣性篩的四桿機構(gòu)ABCD便是雙曲柄機構(gòu)的應(yīng)用。便是雙曲柄機構(gòu)的應(yīng)用。雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用w 平行雙

6、曲柄機構(gòu)的兩曲平行雙曲柄機構(gòu)的兩曲柄的旋轉(zhuǎn)方向相同，角柄的旋轉(zhuǎn)方向相同，角速度也相等速度也相等 。w反向雙曲柄的旋轉(zhuǎn)方向相反，且角速度也不相等。反向雙曲柄的旋轉(zhuǎn)方向相反，且角速度也不相等。車門啟閉機構(gòu)中，當(dāng)主動曲柄車門啟閉機構(gòu)中，當(dāng)主動曲柄AB轉(zhuǎn)動時，通過連桿轉(zhuǎn)動時，通過連桿BC使從動曲柄使從動曲柄CD朝反向轉(zhuǎn)過，從而保證兩扇車門能朝反向轉(zhuǎn)過，從而保證兩扇車門能同時開啟和關(guān)閉。同時開啟和關(guān)閉。雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用3、雙搖桿機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)兩個連架桿均為兩個連架桿均為搖桿搖桿。雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用起重機起重機 在雙搖桿機構(gòu)中，若兩搖桿長度相等，則形在雙搖桿機構(gòu)中，若兩搖桿長度相等

7、，則形成等腰梯形機構(gòu)。成等腰梯形機構(gòu)。雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)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)平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)二、鉸鏈四桿機構(gòu)的工作特性二、鉸鏈四桿機構(gòu)的工作特性1、 鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的條件鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的條件da 藍色三角形成立藍色三角形成立bdaccdabcbda 紅色三角形成立紅色三角形成立ba-dcca-dbcba-dcbda ca-db ba-dc ca ba da a最短最短abcd該機構(gòu)中構(gòu)件該機構(gòu)中構(gòu)件a最短，構(gòu)最短，構(gòu)件件a能否整周回轉(zhuǎn)？能否整周回轉(zhuǎn)？

8、ba-dcca-dbcbda 最短桿與最長桿之最短桿與最長桿之和小于等于其它兩和小于等于其它兩桿長度之和桿長度之和bdcacdbacbda 以最短桿以最短桿1為機架為機架以最短桿以最短桿1相鄰構(gòu)件相鄰構(gòu)件2為機架為機架以最短桿以最短桿1相鄰構(gòu)件相鄰構(gòu)件4為機架為機架以最短桿以最短桿1對面構(gòu)件對面構(gòu)件3為機架為機架雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)最短桿與最長桿之和小于等于其它兩桿長度之和最短桿與最長桿之和小于等于其它兩桿長度之和最短桿是連架桿或機架最短桿是連架桿或機架曲柄存在條件：曲柄存在條件：雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙

9、搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)機構(gòu)類型判斷：機構(gòu)類型判斷：先判斷是否滿足桿長條件，若不，則為雙搖桿機構(gòu)先判斷是否滿足桿長條件，若不，則為雙搖桿機構(gòu)若滿足桿長條件，再看機架的位置。若滿足桿長條件，再看機架的位置。 例題：如圖所示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知例題：如圖所示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知lBC=50mm, lCD=35mm,lAD=30mm,AD為機架。為機架。若此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，且若此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，且AB為曲柄，為曲柄，求求lAB的最大值；的最大值；若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，求若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，求lAB的最小值；的最小值；若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求lAB的數(shù)值；的數(shù)值；ABCD例

10、題：如圖所示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知例題：如圖所示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知lBC=50mm, lCD=35mm,lAD=30mm,AD為機架。為機架。若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求lAB的數(shù)值；的數(shù)值；ABCD分析：有兩種方式可以獲得雙分析：有兩種方式可以獲得雙搖桿機構(gòu)。第一種方式：滿足搖桿機構(gòu)。第一種方式：滿足桿長條件，以最短桿的對桿為桿長條件，以最短桿的對桿為機架；第二種方式：不滿足桿機架；第二種方式：不滿足桿長條件。長條件?，F(xiàn)機架已定，但現(xiàn)機架已定，但BC桿不是最短桿，因此只能通過第桿不是最短桿，因此只能通過第二種方式即不滿足桿長條件來獲得雙搖桿機構(gòu)二種方式即不滿足桿長條件來獲

11、得雙搖桿機構(gòu)AB桿可能是最短桿，可能是最長桿，還可能為中間桿可能是最短桿，可能是最長桿，還可能為中間桿（桿（AD為最短桿，為最短桿，BC為最長桿）為最長桿）解：解： 若若AB桿是最短桿桿是最短桿ABCD503530lAB + lBC lAD+ lCDlAB 30+35 50=15 （mm）lAB lAD+ lCD lBC四邊形中：四邊形中：lAB lBC +lCDlAB lBC+ lCD lAD=50+35 30=55 （mm） 若若AB桿是中間桿，桿是中間桿， 則有則有 lAD+ lBC lAB +lCDlAB lAD+ lBC lCD =30+50 35=45 （mm）lAB 30（mm）

12、綜合上述三種情況，則有綜合上述三種情況，則有 15mm lAB 45mm 或者或者 55mm lAB 115mm lAB 30mm 當(dāng)曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，通常把從動件往復(fù)當(dāng)曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，通常把從動件往復(fù)運動速度快慢不同的運動稱為急回運動。運動速度快慢不同的運動稱為急回運動。2、 急回特性急回特性 極位夾角極位夾角 q q（銳角）（銳角） 行程速比系數(shù)行程速比系數(shù) Kqq1801802121ttK通常把從動件往復(fù)運動平均速度的比值通常把從動件往復(fù)運動平均速度的比值(大于大于1)稱為行稱為行程速比系數(shù)，用程速比系數(shù)，用K表示。表示。Dabdq1B2B1C2Cccab12A節(jié)省空行程的時間

13、，節(jié)省動力，提高生產(chǎn)率。節(jié)省空行程的時間，節(jié)省動力，提高生產(chǎn)率。costFFsinnFF壓力角愈小，機構(gòu)的傳力效果愈好。所以，衡量機壓力角愈小，機構(gòu)的傳力效果愈好。所以，衡量機構(gòu)傳力性能，可用壓力角作為標(biāo)志。構(gòu)傳力性能，可用壓力角作為標(biāo)志。 CvtFnFF壓力角：壓力角：從動件從動件受力受力方向與受力點線速度方向與受力點線速度方向之間所夾的銳角。方向之間所夾的銳角。 傳動角傳動角: :壓力角的余壓力角的余角即連桿與從動件角即連桿與從動件間所夾的銳角。間所夾的銳角。 3、機構(gòu)的死點位置、機構(gòu)的死點位置在連桿機構(gòu)中，為在連桿機構(gòu)中，為度量方便，常用壓度量方便，常用壓力角的余角即連桿力角的余角即連桿

14、與從動件間所夾的與從動件間所夾的銳角銳角( (傳動角傳動角) )檢驗檢驗機構(gòu)的傳力性能。機構(gòu)的傳力性能。 min傳動角愈大，機構(gòu)的傳力性能愈好，反之則不利于傳動角愈大，機構(gòu)的傳力性能愈好，反之則不利于機構(gòu)中力的傳遞。機構(gòu)運轉(zhuǎn)過程中，傳動角是變化機構(gòu)中力的傳遞。機構(gòu)運轉(zhuǎn)過程中，傳動角是變化的，機構(gòu)出現(xiàn)最小傳動角的位置正好是傳力效果最的，機構(gòu)出現(xiàn)最小傳動角的位置正好是傳力效果最差的位置，也是檢驗其傳力性能的關(guān)鍵位置。差的位置，也是檢驗其傳力性能的關(guān)鍵位置。 CvtFnFF設(shè)計要求：設(shè)計要求：3、機構(gòu)的死點位置、機構(gòu)的死點位置所謂死點位置就是指從動件的所謂死點位置就是指從動件的傳動角等于零傳動角等于

15、零或者或者壓壓力角等于力角等于9090 時機構(gòu)所處的位置。時機構(gòu)所處的位置。Dabd1B2B1C2CccabABC如何確定機構(gòu)的如何確定機構(gòu)的死點位置？死點位置？分析分析B、C點的壓力角點的壓力角 9090 機構(gòu)處于死點位置，從動件會出現(xiàn)機構(gòu)處于死點位置，從動件會出現(xiàn)卡死卡死或或運動方向運動方向不確定不確定的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 曲柄搖桿機構(gòu)（搖桿為主動件）曲柄搖桿機構(gòu)（搖桿為主動件）AB與與BC共線時共線時90B或者或者0B機構(gòu)有死點存在機構(gòu)有死點存在 四桿機構(gòu)是否存在死點位置，決定于從動件四桿機構(gòu)是否存在死點位置，決定于從動件是否與連桿共線。是否與連桿共線。曲柄搖桿機構(gòu)（曲柄為主動件）曲柄搖桿機

16、構(gòu)（曲柄為主動件）無死點存在無死點存在雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)也存在死點。雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)也存在死點。當(dāng)平行四邊形機構(gòu)的四個鉸鏈中心處于同一條直線當(dāng)平行四邊形機構(gòu)的四個鉸鏈中心處于同一條直線上時，將出現(xiàn)運動不確定狀態(tài)上時，將出現(xiàn)運動不確定狀態(tài)。 在機車車輪在機車車輪聯(lián)動機構(gòu)聯(lián)動機構(gòu)中，則是利用第三個平行曲柄中，則是利用第三個平行曲柄來消除平行四邊形機構(gòu)在這種死點位置的運動不確來消除平行四邊形機構(gòu)在這種死點位置的運動不確定性。定性。雙曲柄機構(gòu)也存在死點雙曲柄機構(gòu)也存在死點避免死點位置的危害避免死點位置的危害 利用構(gòu)件慣性利用構(gòu)件慣性 雙搖桿機構(gòu)也存在死點。雙搖桿機構(gòu)也存在死點。利用死點加緊工

17、件利用死點加緊工件飛機起落架飛機起落架曲柄搖桿機構(gòu)可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)動與擺動的轉(zhuǎn)換，若要曲柄搖桿機構(gòu)可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)動與擺動的轉(zhuǎn)換，若要實現(xiàn)轉(zhuǎn)動與移動的轉(zhuǎn)換怎么辦實現(xiàn)轉(zhuǎn)動與移動的轉(zhuǎn)換怎么辦?轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)314A2BC曲柄搖塊機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu)314A2BC314A2BC移動導(dǎo)桿機構(gòu)移動導(dǎo)桿機構(gòu) 四桿機構(gòu)演化四桿機構(gòu)演化應(yīng)用實例應(yīng)用實例B234C1A自卸卡車舉升機構(gòu)自卸卡車舉升機構(gòu)ACB1234應(yīng)用實例應(yīng)用實例B34C1A2應(yīng)用實例應(yīng)用實例4A1B23C應(yīng)用實例應(yīng)用實例13C4AB2應(yīng)用實例應(yīng)用實例A1C234B導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊

18、機構(gòu)314A2BC搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)314A2BC導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)314A2BC搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)314A2BC314A2BC直動滑桿機構(gòu)直動滑桿機構(gòu)手搖唧筒手搖唧筒BC3214AABC32142 2、含有兩個移動副的四桿機、含有兩個移動副的四桿機構(gòu)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊桿機構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊桿機構(gòu)雙滑塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu)十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器橢圓儀機構(gòu)橢圓儀機構(gòu)長把雨傘機構(gòu)簡圖長把雨傘機構(gòu)簡圖3 3、可伸展機構(gòu)、可伸展機構(gòu)折疊雨傘機構(gòu)簡圖折疊雨傘機構(gòu)簡圖剪叉式機構(gòu)剪叉式機構(gòu) 剪叉式機構(gòu)屬于平面連桿機構(gòu)，完全折疊后成為剪叉式機構(gòu)屬于平面連桿機構(gòu)，完全折疊后成為緊密的捆裝，展開后達到工作狀態(tài)。緊密的捆裝，展開后達到工作狀態(tài)。特點特點1、良好的可折疊性和空間伸展性、良好的可折疊性和空間伸展性2、運動單元模塊化、運動單元模塊化3、結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉活動帳篷活動帳篷可伸縮晾衣架可伸縮晾衣架IEU平平面面四四桿桿機機構(gòu)構(gòu)基本形式基