機械基礎(chǔ)-課件-第六章-平面連桿機構(gòu)

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

§6-2鉸鏈四桿機構(gòu)§6-3其他平面連桿機構(gòu)§6-1

平面連桿機構(gòu)概述（PlanarLinkage）機械基礎(chǔ)連桿機構(gòu)：各構(gòu)件間均以低副（轉(zhuǎn)動副、移動副、球面副、圓柱副等）相連接的機構(gòu)稱為連桿機構(gòu)，也叫低副機構(gòu)。平面機構(gòu)：各構(gòu)件的相對運動平面互相平行（常用的機構(gòu)大多數(shù)為平面機構(gòu)）。空間機構(gòu)：至少有兩個構(gòu)件能在三維空間中相對運動。連桿機構(gòu)（面接觸的結(jié)構(gòu)）的優(yōu)點：運動副單位面積受壓力較小，面接觸便于潤滑，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；連桿機構(gòu)可以實現(xiàn)給定的運動規(guī)律或?qū)崿F(xiàn)給定的運動軌跡，但只用于速度較低的場合。機械基礎(chǔ)平面連桿機構(gòu)分為四桿機構(gòu)和多桿機構(gòu)。鉸鏈四桿機構(gòu)：

全部用轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機構(gòu)。它是平面四桿機構(gòu)的基本型式之一，其它型式的四桿機構(gòu)可看作是在它的基礎(chǔ)上通過演化而成的。機械基礎(chǔ)§6-2鉸鏈四桿機構(gòu)（Four-barlinkages）機架：機構(gòu)的固定構(gòu)件；連桿：不直接與機架連接的構(gòu)件；連架桿：與機架用轉(zhuǎn)動副相連接的構(gòu)件；連架桿可分為：曲柄：能繞機架作整周轉(zhuǎn)動的連架桿；搖桿：只能繞機架作小于360°的某一角度擺動的連架桿。機械基礎(chǔ)DABC搖桿機架搖桿連桿雙搖桿機構(gòu)DABC曲柄機架曲柄連桿雙曲柄機構(gòu)機械基礎(chǔ)曲柄搖桿機構(gòu)DABC搖桿機架曲柄連桿在鉸鏈四桿機構(gòu)中，按連架桿能否作整周轉(zhuǎn)動，可將鉸鏈四桿機構(gòu)分為：一、曲柄搖桿機構(gòu)二、雙曲柄機構(gòu)三、雙搖桿機構(gòu)機械基礎(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)件能相對轉(zhuǎn)動360的轉(zhuǎn)動副。取決于各桿的長度。l1Al4l2l3CBDB'C'B"C"曲柄搖桿機構(gòu)分析：若l1能繞A整周相對轉(zhuǎn)動，則存在兩個特殊位置。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）桿長之和條件：最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和。（2）最短桿條件：連架桿和機架中必有一桿是最短桿。l1l4

l2l3……（1）l1l3

l2l4……（2）l1l2

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

其余三桿長度之和。你會判斷由不同桿作機架時四桿機構(gòu)屬于哪種機構(gòu)么？——方法如下機械基礎(chǔ)雙搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)以最短桿相鄰桿為機架以與最短桿相對的桿為機架以最短桿為機架NY一、曲柄搖桿機構(gòu)

兩個連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)。

曲柄1為原動件，作勻速轉(zhuǎn)動；搖桿3為從動件，作變速往復擺動。機械基礎(chǔ)曲柄搖桿機構(gòu)DABC搖桿機架曲柄連桿雷達天線俯仰機構(gòu)機械基礎(chǔ)可以實現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn)運動到搖桿往復擺動的運動轉(zhuǎn)換。攪拌機機械基礎(chǔ)可以實現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn)運動到搖桿往復擺動的運動轉(zhuǎn)換?？梢詫u桿的擺動轉(zhuǎn)換為曲柄的整周回轉(zhuǎn)運動。汽車車窗雨刷機構(gòu)縫紉機機械基礎(chǔ)二、雙曲柄機構(gòu)兩個連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)。雙曲柄機構(gòu)機械基礎(chǔ)DABC曲柄機架曲柄連桿雙曲柄機構(gòu)機械基礎(chǔ)慣性篩工作機構(gòu)從動曲柄3與主動曲柄1的長度不同，故當主動曲柄1勻速回轉(zhuǎn)一周時，從動曲柄3作變速回轉(zhuǎn)一周，機構(gòu)利用這一特點使篩子6作加速往復運動，提高了工作性能。

1、曲柄1為原動件，作等角速轉(zhuǎn)動；從動件曲柄3也以相同角速度轉(zhuǎn)動。特例：平行雙曲柄機構(gòu)，其相對兩桿平行且相等。2、當四個鉸鏈中心處于同一直線上時，將出現(xiàn)運動不確定狀態(tài)。B2C2AB1C1D123B3C3''C3'

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

機械基礎(chǔ)飛機起落架機構(gòu)（1）機構(gòu)的急回運動特性：四、曲柄搖桿機構(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動特性。慢行程快行程v1=/t1C1C2v2=/t2C1C2機械基礎(chǔ)急回運動特性可用行程速比系數(shù)（或行程速度變化系數(shù)）K

表示：曲柄搖桿機構(gòu)的極位夾角

越大，K值越大，急回運動的性質(zhì)越顯著。

=0、K=1時，無急回特性。

極限夾角計算公式：式中

為搖桿處于兩極限位置時，對應(yīng)的曲柄所夾的銳角，稱為極位夾角（C2AC1）。機械基礎(chǔ)連桿機構(gòu)輸出件具有急回特性的條件：1）原動件作等角速整周轉(zhuǎn)動；2）輸出件具有正、反行程的往復運動；3）極位夾角

0。機械基礎(chǔ)（2）壓力角和傳動角ABCDFvca、機構(gòu)壓力角:在不計摩擦力、慣性力和重力的條件下，機構(gòu)中驅(qū)使輸出件運動的力與輸出件上受力點的速度方向間所夾的銳角，稱為機構(gòu)壓力角，通常用

表示。機械基礎(chǔ)b、傳動角：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)計中，為度量方便，習慣用傳動角

來判斷機構(gòu)傳力性能。

F1，機構(gòu)傳力性能越好；反之，機構(gòu)傳力越費勁，傳動效率越低。

，連桿和從動搖桿之間所夾的銳角。機械基礎(chǔ)

min[

]；[

]=40~50；

——[

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

或

=180

）的位置。

機構(gòu)運轉(zhuǎn)時，傳動角

是變化的，為了保證機構(gòu)的正常工作，機構(gòu)的傳動角作出如下規(guī)定。機械基礎(chǔ)（3）死點位置：（主動件條件）

在不計構(gòu)件的重力、慣性力和運動副中的摩擦阻力的條件下:

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

搖桿為原動件，有2個死點位置；

曲柄為原動件，沒有死點位置，因為此時連桿與從動桿不會共線。機械基礎(chǔ)【設(shè)計實例】如圖示的加熱爐門啟閉機構(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。機械基礎(chǔ)解：把爐門當作連桿BC，已知的兩個位置B1C1和B2C2，B和C已成為兩個鉸點，分別作直線段B1B2、C1C2的平分線得b12和c12，另外兩鉸點A和D就在這兩根平分線上。為確定A、D的位置，根據(jù)實際安裝需要，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A和D即為所求。搖桿長轉(zhuǎn)動副D→∞→直線→滑塊搖桿3→移動副曲柄滑塊機構(gòu)一、曲柄滑塊機構(gòu)：當曲柄搖桿機構(gòu)中的搖桿為無限長時，即為曲柄滑塊機構(gòu)。具有一個移動副和三個轉(zhuǎn)動副。機械基礎(chǔ)§6-3其它平面連桿機構(gòu)(鉸鏈四桿機構(gòu)的演化)（OtherPlanarLinkages）機械基礎(chǔ)曲柄滑塊機構(gòu)的應(yīng)用——內(nèi)燃機對心曲柄滑塊機構(gòu)e——稱為偏距e≠0，偏置曲柄滑塊機構(gòu)e=0，對心曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)機械基礎(chǔ)AeB2C2慢行程121B1C1（1）曲柄滑塊機構(gòu)的行程C1、C2：曲柄與連桿兩次共線時，滑塊移動的兩個極限位置。曲柄滑塊機構(gòu)同樣具有急回特性。兩個極限位置之間的距離，稱為機構(gòu)的行程H。主動件：曲柄或滑塊機械基礎(chǔ)H（2）對心式曲柄滑塊機構(gòu)的死點位置：AB2B1C1w1C2機構(gòu)停在死點位置，不能起動。解決辦法：運轉(zhuǎn)時，靠慣性沖過死點。機械基礎(chǔ)二、曲柄導桿機構(gòu)1234應(yīng)用實例：回轉(zhuǎn)式油泵（轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)）牛頭刨床的主體機構(gòu)（擺動導桿機構(gòu)）取曲柄滑塊機構(gòu)的原連架桿2為機架而得到的，原連桿3為主動件，若l3

l2，導桿1作整周運動，稱為轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)；若l3

l2，導桿1作往復擺動，稱為擺動導桿機構(gòu)。

機械基礎(chǔ)31242341三、曲柄