機(jī)械基礎(chǔ)-課件-第六章-平面連桿機(jī)構(gòu)

第六章常用機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)《機(jī)械基礎(chǔ)》第六章平面連桿機(jī)構(gòu)§6-1平面連桿機(jī)構(gòu)概述

§6-2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)§6-3其他平面連桿機(jī)構(gòu)§6-1

平面連桿機(jī)構(gòu)概述（PlanarLinkage）機(jī)械基礎(chǔ)連桿機(jī)構(gòu)：各構(gòu)件間均以低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、球面副、圓柱副等）相連接的機(jī)構(gòu)稱為連桿機(jī)構(gòu)，也叫低副機(jī)構(gòu)。平面機(jī)構(gòu)：各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)平面互相平行（常用的機(jī)構(gòu)大多數(shù)為平面機(jī)構(gòu)）?？臻g機(jī)構(gòu)：至少有兩個(gè)構(gòu)件能在三維空間中相對(duì)運(yùn)動(dòng)。連桿機(jī)構(gòu)（面接觸的結(jié)構(gòu)）的優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副單位面積受壓力較小，面接觸便于潤(rùn)滑，故磨損較??；制造方便，易獲得較高的精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的；連桿機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或?qū)崿F(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡，但只用于速度較低的場(chǎng)合。機(jī)械基礎(chǔ)平面連桿機(jī)構(gòu)分為四桿機(jī)構(gòu)和多桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：

全部用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)。它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式之一，其它型式的四桿機(jī)構(gòu)可看作是在它的基礎(chǔ)上通過演化而成的。機(jī)械基礎(chǔ)§6-2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)（Four-barlinkages）機(jī)架：機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件；連桿：不直接與機(jī)架連接的構(gòu)件；連架桿：與機(jī)架用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接的構(gòu)件；連架桿可分為：曲柄：能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿；搖桿：只能繞機(jī)架作小于360°的某一角度擺動(dòng)的連架桿。機(jī)械基礎(chǔ)DABC搖桿機(jī)架搖桿連桿雙搖桿機(jī)構(gòu)DABC曲柄機(jī)架曲柄連桿雙曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)械基礎(chǔ)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)DABC搖桿機(jī)架曲柄連桿在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按連架桿能否作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為：一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)二、雙曲柄機(jī)構(gòu)三、雙搖桿機(jī)構(gòu)機(jī)械基礎(chǔ)★★★曲柄存在的條件★★★1、整轉(zhuǎn)副：2、整轉(zhuǎn)副存在的條件：兩構(gòu)件能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)360的轉(zhuǎn)動(dòng)副。取決于各桿的長(zhǎng)度。l1Al4l2l3CBDB'C'B"C"曲柄搖桿機(jī)構(gòu)分析：若l1能繞A整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則存在兩個(gè)特殊位置。在AC"D中有：l4(l2

l1)l3

l3(l2

l1)l4l1l4

l2l3……（1）l1l3

l2l4……（2）l1l2

l4l3……（3）機(jī)械基礎(chǔ)在AC

'D中有：將（1）、（2）、（3）式兩兩相加，得到以下關(guān)系式：l1l2，l1l3，l1l4以上關(guān)系表明l1為最短桿。曲柄存在的條件：（1）桿長(zhǎng)之和條件：最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其它兩桿長(zhǎng)度之和。（2）最短桿條件：連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿。l1l4

l2l3……（1）l1l3

l2l4……（2）l1l2

l4l3……（3）機(jī)械基礎(chǔ)注意：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形條件：最長(zhǎng)桿的桿長(zhǎng)

其余三桿長(zhǎng)度之和。你會(huì)判斷由不同桿作機(jī)架時(shí)四桿機(jī)構(gòu)屬于哪種機(jī)構(gòu)么？——方法如下機(jī)械基礎(chǔ)雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)以最短桿相鄰桿為機(jī)架以與最短桿相對(duì)的桿為機(jī)架以最短桿為機(jī)架NY一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

兩個(gè)連架桿中，一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

曲柄1為原動(dòng)件，作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；搖桿3為從動(dòng)件，作變速往復(fù)擺動(dòng)。機(jī)械基礎(chǔ)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)DABC搖桿機(jī)架曲柄連桿雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)機(jī)械基礎(chǔ)可以實(shí)現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到搖桿往復(fù)擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換。攪拌機(jī)機(jī)械基礎(chǔ)可以實(shí)現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到搖桿往復(fù)擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換?？梢詫u桿的擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。汽車車窗雨刷機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)機(jī)械基礎(chǔ)二、雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。雙曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)械基礎(chǔ)DABC曲柄機(jī)架曲柄連桿雙曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)械基礎(chǔ)慣性篩工作機(jī)構(gòu)從動(dòng)曲柄3與主動(dòng)曲柄1的長(zhǎng)度不同，故當(dāng)主動(dòng)曲柄1勻速回轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)曲柄3作變速回轉(zhuǎn)一周，機(jī)構(gòu)利用這一特點(diǎn)使篩子6作加速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，提高了工作性能。

1、曲柄1為原動(dòng)件，作等角速轉(zhuǎn)動(dòng)；從動(dòng)件曲柄3也以相同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。特例：平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，其相對(duì)兩桿平行且相等。2、當(dāng)四個(gè)鉸鏈中心處于同一直線上時(shí)，將出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定狀態(tài)。B2C2AB1C1D123B3C3''C3'

為了消除這種運(yùn)動(dòng)不確定狀態(tài),可在主、從動(dòng)曲柄上錯(cuò)開一定角度再安裝一組平行四邊形機(jī)構(gòu)。ABCD123B1C1機(jī)械基礎(chǔ)B'C'C'1B'1B'C'機(jī)車驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械基礎(chǔ)三、雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)機(jī)械基礎(chǔ)DABC搖桿機(jī)架搖桿連桿雙搖桿機(jī)構(gòu)機(jī)械基礎(chǔ)起重機(jī)吊臂結(jié)構(gòu)ABCD構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)，AD為機(jī)架，在主動(dòng)搖桿AB的驅(qū)動(dòng)下，隨著機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)連桿BC的外伸端點(diǎn)E獲得近似直線的水平運(yùn)動(dòng)（EE），使吊重Q能作水平移動(dòng)，大大節(jié)省了移動(dòng)吊重所需要的功率。

機(jī)械基礎(chǔ)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)（1）機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性：四、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一些主要特性：擺角

C1C2DAB1B2B1C2∵12,∴t1

t2,

1180

曲柄轉(zhuǎn)角2180

C1C2C2C1鉸鏈C的平均速度：v1<v2

它表明搖桿具有急回運(yùn)動(dòng)特性。慢行程快行程v1=/t1C1C2v2=/t2C1C2機(jī)械基礎(chǔ)急回運(yùn)動(dòng)特性可用行程速比系數(shù)（或行程速度變化系數(shù)）K

表示：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角

越大，K值越大，急回運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)越顯著。

=0、K=1時(shí)，無急回特性。

極限夾角計(jì)算公式：式中

為搖桿處于兩極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的曲柄所夾的銳角，稱為極位夾角（C2AC1）。機(jī)械基礎(chǔ)連桿機(jī)構(gòu)輸出件具有急回特性的條件：1）原動(dòng)件作等角速整周轉(zhuǎn)動(dòng)；2）輸出件具有正、反行程的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；3）極位夾角

0。機(jī)械基礎(chǔ)（2）壓力角和傳動(dòng)角ABCDFvca、機(jī)構(gòu)壓力角:在不計(jì)摩擦力、慣性力和重力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件運(yùn)動(dòng)的力與輸出件上受力點(diǎn)的速度方向間所夾的銳角，稱為機(jī)構(gòu)壓力角，通常用

表示。機(jī)械基礎(chǔ)b、傳動(dòng)角：壓力角

的余角。ABCD

vcFF1F2通常用

表示：

90F1為有效分力；F1=Fcos；，F(xiàn)1

在連桿設(shè)計(jì)中，為度量方便，習(xí)慣用傳動(dòng)角

來判斷機(jī)構(gòu)傳力性能。

F1，機(jī)構(gòu)傳力性能越好；反之，機(jī)構(gòu)傳力越費(fèi)勁，傳動(dòng)效率越低。

，連桿和從動(dòng)搖桿之間所夾的銳角。機(jī)械基礎(chǔ)

min[

]；[

]=40~50；

——[

]為許用傳動(dòng)角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角min出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線（即曲柄轉(zhuǎn)角=0o

或

=180

）的位置。

機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)角

是變化的，為了保證機(jī)構(gòu)的正常工作，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角作出如下規(guī)定。機(jī)械基礎(chǔ)（3）死點(diǎn)位置：（主動(dòng)件條件）

在不計(jì)構(gòu)件的重力、慣性力和運(yùn)動(dòng)副中的摩擦阻力的條件下:

當(dāng)搖桿為主動(dòng)件，連桿和曲柄共線時(shí)，過鉸鏈中心A的力，對(duì)A點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，不能使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置。DABCF機(jī)械基礎(chǔ)BDACF機(jī)械基礎(chǔ)①機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置，不能起動(dòng)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，靠慣性沖過死點(diǎn)?？p紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)工件夾緊機(jī)構(gòu)②利用死點(diǎn)實(shí)例機(jī)械基礎(chǔ)思考題：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是否一定具有急回特性？是否肯定有死點(diǎn)位置？1.曲柄為原動(dòng)件，當(dāng)機(jī)構(gòu)有極位夾角時(shí)，就有急回特性；=0、K=1時(shí)，無急回特性。2.存在死點(diǎn)位置的標(biāo)志是：連桿與從動(dòng)件共線。

搖桿為原動(dòng)件，有2個(gè)死點(diǎn)位置；

曲柄為原動(dòng)件，沒有死點(diǎn)位置，因?yàn)榇藭r(shí)連桿與從動(dòng)桿不會(huì)共線。機(jī)械基礎(chǔ)【設(shè)計(jì)實(shí)例】如圖示的加熱爐門啟閉機(jī)構(gòu)，圖中Ⅰ為爐門關(guān)閉位置，使用要求在完全開啟后門背朝上水平放置并略低于爐口下沿，見圖中Ⅱ位置。機(jī)械基礎(chǔ)解：把爐門當(dāng)作連桿BC，已知的兩個(gè)位置B1C1和B2C2，B和C已成為兩個(gè)鉸點(diǎn)，分別作直線段B1B2、C1C2的平分線得b12和c12，另外兩鉸點(diǎn)A和D就在這兩根平分線上。為確定A、D的位置，根據(jù)實(shí)際安裝需要，希望A、D兩鉸鏈均安裝在爐的正壁面上即圖中yy位置，yy直線分別與b12、c12相交點(diǎn)A和D即為所求。搖桿長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)副D→∞→直線→滑塊搖桿3→移動(dòng)副曲柄滑塊機(jī)構(gòu)一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：當(dāng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿為無限長(zhǎng)時(shí)，即為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。具有一個(gè)移動(dòng)副和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。機(jī)械基礎(chǔ)§6-3其它平面連桿機(jī)構(gòu)(鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化)（OtherPlanarLinkages）機(jī)械基礎(chǔ)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用——內(nèi)燃機(jī)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)e——稱為偏距e≠0，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)e=0，對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)械基礎(chǔ)AeB2C2慢行程121B1C1（1）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的行程C1、C2：曲柄與連桿兩次共線時(shí)，滑塊移動(dòng)的兩個(gè)極限位置。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)同樣具有急回特性。兩個(gè)極限位置之間的距離，稱為機(jī)構(gòu)的行程H。主動(dòng)件：曲柄或滑塊機(jī)械基礎(chǔ)H（2）對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置：AB2B1C1w1C2機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置，不能起動(dòng)。解決辦法：運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，靠慣性沖過死點(diǎn)。機(jī)械基礎(chǔ)二、曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1234應(yīng)用實(shí)例：回轉(zhuǎn)式油泵（轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）牛頭刨床的主體機(jī)構(gòu)（擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）取曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的原連架桿2為機(jī)架而得到的，原連桿3為主動(dòng)件，若l3

l2，導(dǎo)桿1作整周運(yùn)動(dòng)，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；若l3

l2，導(dǎo)桿1作往復(fù)擺動(dòng)，稱為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。

機(jī)械基礎(chǔ)31242341三、曲柄