鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本形式和特性

關(guān)于鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本形式和特性第1頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ平面連桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)形式及應(yīng)用

1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的特性2四桿機(jī)構(gòu)的曲柄存在條件3第2頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ教學(xué)目標(biāo)了解平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型、應(yīng)用。熟練掌握鉸鏈四桿的類型的判斷。理解平面四桿的工作特性。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷。平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性。

教學(xué)目標(biāo)、重難點(diǎn)第3頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ平面連桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)一、平面連桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)

定義:全由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副）構(gòu)成的平面機(jī)構(gòu)

特點(diǎn)：面接觸，承載能力強(qiáng)，耐磨損；易于制造和獲得較高的制造精度；能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

缺點(diǎn)：效率低；

累計(jì)運(yùn)動(dòng)誤差較大；高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不平衡動(dòng)載荷較大，且難于消除。第4頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：構(gòu)件間均用用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)。如：腳踏式脫粒機(jī)

腳踏式脫粒機(jī)第5頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)組成（1）機(jī)架：機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的構(gòu)件。（2）連架桿：與機(jī)架連接的構(gòu)架。曲柄：若能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿則稱為曲柄。

搖桿：只能繞著機(jī)架在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)的連架桿。（3）連桿：不直接與機(jī)架相連的構(gòu)件。

3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型第6頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ三、基本形式及其應(yīng)用在鉸鏈四桿機(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：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型第7頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（1）概念：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿中，若一個(gè)是曲柄，另一個(gè)是搖桿，則稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

（2）作用：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)換。

①雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)②汽車雨刮機(jī)構(gòu)③攪拌器中攪拌機(jī)構(gòu)

應(yīng)用舉例3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型第8頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ攪拌機(jī)構(gòu)雨刮機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)

3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型第9頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ2、雙曲柄機(jī)構(gòu)（1）概念：具有兩個(gè)曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。

（2）作用：轉(zhuǎn)動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)，通常二轉(zhuǎn)速不相等

①慣性篩機(jī)構(gòu)②平行雙曲柄機(jī)構(gòu)③反平行雙曲柄機(jī)構(gòu)

應(yīng)用舉例3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型第10頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ慣性篩3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型第11頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ平行雙曲柄機(jī)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)不確定性）3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型第12頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ圖3-11車門啟閉機(jī)構(gòu)（反向雙曲柄機(jī)構(gòu)）a)1、3—曲柄2—連桿4—機(jī)架b)1、3—車門2—連桿3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型第13頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ3、雙搖桿機(jī)構(gòu)（1）概念：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿若都是搖桿。

（2）作用：將一種擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為另一種擺動(dòng)。

①飛機(jī)起落架②港口起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)③反前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)

應(yīng)用舉例3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型第14頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ飛機(jī)起落架起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型第15頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型第16頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ3.2

平面四桿機(jī)構(gòu)的特性-急回特性一、相關(guān)名詞

極位夾角—機(jī)構(gòu)從動(dòng)件處于兩極限位置時(shí)，主動(dòng)件在對(duì)應(yīng)位置所夾的銳角。極限位置1連桿與曲柄拉伸共線極限位置2連桿與曲柄重疊共線最大擺角：搖桿在兩個(gè)極限位置間的夾角B2C2B1C1AD180o-180o+第17頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ

B2C2B1C1AD180o-180o+

急回特性：當(dāng)主動(dòng)件等速轉(zhuǎn)動(dòng)，作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件在空回行程的平均速度大于工作行程平均速度的特性。3.2

平面四桿機(jī)構(gòu)的特性-急回特性第18頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ

常用行程速度變化系數(shù)K來(lái)衡量急回運(yùn)動(dòng)的相對(duì)程度。B2C2B1C1AD180o-180o+討論：①θ>0o→K>1→有急回特性，θ↑→

K↑→急回特性越顯著。②θ=0o→K=1，無(wú)急回特性。3.2

平面四桿機(jī)構(gòu)的特性-急回特性第19頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ1、壓力角

從動(dòng)件上的作用力F與該點(diǎn)速度vc所夾銳角α稱為機(jī)構(gòu)的壓力角。

F的兩個(gè)分力：

—有害分力

—有效分力壓力角越小，有效分力越大。

3.2

平面四桿機(jī)構(gòu)的特性-傳動(dòng)特性第20頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ2、傳動(dòng)角（1）定義：壓力角α的余角即α+γ=90o稱為傳動(dòng)角。討論:①α↑（γ↓）→Fn↑→傳力性能差。②α↓（γ↑）→Fn↓→傳力性能好。（2）設(shè)計(jì)要求

傳動(dòng)角愈大，機(jī)構(gòu)的傳力性能愈好，反之則不利于機(jī)構(gòu)中力的傳遞。機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，傳動(dòng)角是變化的，機(jī)構(gòu)出現(xiàn)最小傳動(dòng)角的位置正好是傳力效果最差的位置。

3.2

平面四桿機(jī)構(gòu)的特性-傳動(dòng)特性第21頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ在△ABD和△BCD中，分別有聯(lián)立求解得（3）最小傳動(dòng)角確定可能發(fā)生在主動(dòng)曲柄與機(jī)架兩次共線（AB’，AB’’）的位置之一處，即處。

3.2

平面四桿機(jī)構(gòu)的特性-傳動(dòng)特性第22頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ

(1)死點(diǎn)的概念曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿為主動(dòng)件時(shí)，當(dāng)連桿與從動(dòng)曲柄共線時(shí)，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角γ＝0°，此時(shí)主動(dòng)件CD通過(guò)連桿作用于從動(dòng)曲柄AB上的力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，所以出現(xiàn)了不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動(dòng)的頂死現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置或死點(diǎn)。3.2

平面四桿機(jī)構(gòu)的特性-死點(diǎn)特性第23頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ(2)死點(diǎn)位置的利弊

利：在工程中也常常應(yīng)用死點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)工作要求。如快速夾具、折疊椅機(jī)構(gòu)、飛機(jī)起落架等。

夾具機(jī)構(gòu)3.2

平面四桿機(jī)構(gòu)的特性-死點(diǎn)特性第24頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ弊：機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)，從動(dòng)件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)方向不確定現(xiàn)象，對(duì)傳動(dòng)不利，如縫紉機(jī)的腳踏機(jī)構(gòu)?？p紉機(jī)的腳踏機(jī)構(gòu)3.2

平面四桿機(jī)構(gòu)的特性-死點(diǎn)特性第25頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ(3)克服死點(diǎn)的方法（1）增大從動(dòng)件的質(zhì)量，利用慣性度過(guò)死點(diǎn)位置。（2）在從動(dòng)曲柄上施加外力或安裝飛輪以增加慣性。（3）采用相同的機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列?；疖囓囕喡?lián)動(dòng)裝置縫紉機(jī)的腳踏機(jī)構(gòu)3.2

平面四桿機(jī)構(gòu)的特性-死點(diǎn)特性第26頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ3.3

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件

在中①

②

在中整理得③

將式①、②、③中的三個(gè)不等式兩兩相加，化簡(jiǎn)后得④④

１、曲柄存在條件①最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)之和；②連架桿與機(jī)架中必有一桿為最短桿。第27頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ2、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類型的判別方法（1）滿足桿長(zhǎng)和條件，即若以最短構(gòu)件相鄰邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；若以最短構(gòu)件為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；若以最短構(gòu)件對(duì)邊為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。（2）不滿足桿長(zhǎng)和條件，則無(wú)論取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。3.４

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型判別第28頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ３、案例分析如圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD中，已知各桿的長(zhǎng)度分別為：a=30，b=50，c=40，d=45。試確定該機(jī)構(gòu)分別以AD、AB、CD和BC為機(jī)架時(shí)，屬于何種機(jī)構(gòu)？（板書）3.４

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型判別第29頁(yè)，講稿共33頁(yè)，2023年5月2日，星期三CopyRightZDJ案例分析

如圖所示縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)，已知AB=4cm、AD=11cm、BC=16cm，若BC為機(jī)構(gòu)的最長(zhǎng)構(gòu)件，請(qǐng)問(wèn)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)中CD、構(gòu)件應(yīng)滿足什么條件，縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)才能為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)？

3.４

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型判別第30頁(yè)，講稿共33頁(yè)，20