7-第七章-平面連桿機(jī)構(gòu)

機(jī)械基礎(chǔ)（第七版）§7-1平面連桿機(jī)構(gòu)概述§7-2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成及分類§7-3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)§7-4平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)第七章

平面連桿機(jī)構(gòu)第七章

平面連桿機(jī)構(gòu)起重機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面連桿機(jī)構(gòu)概述一、平面連桿機(jī)構(gòu)的概念平面連桿機(jī)構(gòu)是指由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副相互連接而成，在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。§7-1平面連桿機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)某些較為復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)，用于傳遞動(dòng)力并改變運(yùn)動(dòng)形式。門座式起重機(jī)利用平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)貨物的水平移動(dòng)。平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件的形狀多種多樣，但均可用等效的桿狀構(gòu)件進(jìn)行替代。最常用的平面連桿機(jī)構(gòu)是具有四個(gè)構(gòu)件（包括機(jī)架）的機(jī)構(gòu)，稱為平面四桿機(jī)構(gòu)。構(gòu)件間以四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)稱鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。二、平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用特點(diǎn)1．平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)（1）平面連桿機(jī)構(gòu)是低副連接，為面接觸，承受壓強(qiáng)小，便于潤(rùn)滑，磨損較輕，可承受較大載荷。（2）平面連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，構(gòu)件之間的接觸是由構(gòu)件本身的幾何約束保持，工作可靠。（3）可使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)多種形式的運(yùn)動(dòng)，滿足多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求。（4）利用平面連桿機(jī)構(gòu)中連桿的變化可滿足多種運(yùn)動(dòng)軌跡的要求。2．平面連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)（1）設(shè)計(jì)比較復(fù)雜；各構(gòu)件的尺寸誤差和運(yùn)動(dòng)副中的間隙使平面連桿機(jī)構(gòu)在傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大的累積誤差。（2）運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力難以平衡，不適用于高速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成及分類一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的構(gòu)件4稱為機(jī)架，不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件2稱為連桿，與機(jī)架相連的構(gòu)件1、構(gòu)件3稱為連架桿。§7-2能繞固定軸做整周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的連架桿稱為曲柄，只能繞固定軸在一定角度（小于180°）范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的連架桿稱為搖桿。二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿中，其中一個(gè)是曲柄，另一個(gè)是搖桿的機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。汽車雨刮即采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)曲柄AB旋轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)搖桿CD做往復(fù)擺動(dòng)，利用搖桿的延長(zhǎng)部分實(shí)現(xiàn)刮水動(dòng)作。2．雙曲柄機(jī)構(gòu)兩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)。兩曲柄長(zhǎng)度不相等的雙曲柄機(jī)構(gòu)稱為不等長(zhǎng)雙曲柄機(jī)構(gòu)。（1）不等長(zhǎng)雙曲柄機(jī)構(gòu)慣性篩通過(guò)雙曲柄機(jī)構(gòu)使篩子左右擺動(dòng)，使粗、細(xì)物料分離。（2）平行雙曲柄機(jī)構(gòu)連桿與機(jī)架的長(zhǎng)度相等且兩曲柄長(zhǎng)度相等、曲柄轉(zhuǎn)向相同的雙曲柄機(jī)構(gòu)稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)。平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的四個(gè)構(gòu)件在任何位置均形成平行四邊形，兩曲柄的旋轉(zhuǎn)方向與角速度恒相等。圖示托盤天平利用平行雙曲柄機(jī)構(gòu)中兩曲柄的轉(zhuǎn)向和旋轉(zhuǎn)角度均相同的特性。3．雙搖桿機(jī)構(gòu)兩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)。飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有一個(gè)曲柄和一個(gè)滑塊的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)?！?-3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)由曲柄、滑塊、連桿和機(jī)架組成。曲柄做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滑塊做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。曲柄和滑塊都可分別作為主動(dòng)件或從動(dòng)件。在做功行程中，活塞3承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，并由曲軸對(duì)外輸出動(dòng)力。沖壓機(jī)的曲軸（曲柄）1做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成沖壓頭（滑塊）3的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)連架桿中至少有一個(gè)構(gòu)件為導(dǎo)桿的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可以看作是在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中選取曲柄作為機(jī)架演化而成。在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，若BC>BA，則曲柄3和導(dǎo)桿1均能做整周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種機(jī)構(gòu)稱為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。若BC<BA，當(dāng)曲柄3做整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)桿1只能做往復(fù)擺動(dòng)，這種機(jī)構(gòu)稱為擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)當(dāng)主動(dòng)桿2做整周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)滑塊3帶動(dòng)導(dǎo)桿4旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)桿4的延長(zhǎng)臂AD作為下部曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄，通過(guò)連桿5帶動(dòng)刨刀滑塊6移動(dòng)。擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在簡(jiǎn)易刨床上的應(yīng)用刨刀的左右切削運(yùn)動(dòng)由擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，主動(dòng)件2（曲柄）做等速旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)件4（導(dǎo)桿）做往復(fù)擺動(dòng)，通過(guò)滑塊5帶動(dòng)滑枕6做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)三、固定滑塊機(jī)構(gòu)若使曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊固定不動(dòng)，就得到固定滑塊機(jī)構(gòu)。手壓抽水機(jī)扳動(dòng)手柄1，可以使活塞桿4（導(dǎo)桿）在唧筒3（滑塊）內(nèi)上下移動(dòng)，從而完成抽水動(dòng)作。四、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)若將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的連桿作為機(jī)架，滑塊只能擺動(dòng)，就得到了曲柄搖塊機(jī)構(gòu)。吊車升降機(jī)構(gòu)液壓缸的缸體相當(dāng)于搖塊，活塞桿相當(dāng)于導(dǎo)桿，當(dāng)液壓油推動(dòng)活塞向上移動(dòng)時(shí)，使起重臂AB繞B點(diǎn)順時(shí)針擺動(dòng)，吊鉤上升，吊起重物。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄較短時(shí)，可用一個(gè)旋轉(zhuǎn)中心與幾何中心不重合的偏心輪代替曲柄。偏心輪機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件：（1）最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和。（2）連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿?！?-41．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)連架桿之一為最短桿2．雙曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)架為最短桿3．雙搖桿機(jī)構(gòu)連桿為最短桿最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和大于其他兩桿長(zhǎng)度之和時(shí)，不論哪個(gè)桿為機(jī)架，都無(wú)曲柄存在。二、急回特性當(dāng)搖桿處于C1D和C2D兩極限位置時(shí)，曲柄與連桿共線，曲柄的兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置所夾的銳角稱為極位夾角。曲柄做等速轉(zhuǎn)動(dòng)，而搖桿擺動(dòng)時(shí)空回行程的平均速度卻大于工作行程的平均速度的性質(zhì)稱為急回特性。從動(dòng)件CD往復(fù)擺動(dòng)時(shí)空回行程的平均角速度（2）與工作行程的平均角速度（1）的比值稱為行程速比系數(shù)（K）。當(dāng)機(jī)構(gòu)的極位夾角θ>0°時(shí)，K>1，機(jī)構(gòu)具有急回特性。當(dāng)極位夾角θ=0°時(shí)，K=1，機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。三、死點(diǎn)位置在平面四桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)連桿與從動(dòng)件處于共線位置時(shí)，則主動(dòng)件通過(guò)連桿傳給從動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)力必通過(guò)從動(dòng)件的鉸鏈中心。也就是說(shuō)驅(qū)動(dòng)力對(duì)從動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)力矩等于零。此時(shí)，無(wú)論施加多大的驅(qū)動(dòng)力，均不能使從動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)，平面四桿機(jī)構(gòu)中的這種位置稱為死點(diǎn)位置。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置將使機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)不確定