第七章平面連桿機構

1、第七章 平面連桿機構,§7－1 平面連桿機構的特點 §7－2 鉸鏈四桿機構的組成與分類§7－3 鉸鏈四桿機構的基本性質(zhì)§7－4 鉸鏈四桿機構的演化,§7－1 平面連桿機構的特點,平面連桿機構——由一些剛性構件用轉(zhuǎn)動副和移動副相互連接而組成的,在同一平面或相互平行平面內(nèi)運動的機構。,作用：,實現(xiàn)某些較為復雜的平面運動，在生產(chǎn)和生活中廣泛用于動力的傳遞或改

2、變運動形式。,港口起重機吊運貨物是利用平面連桿機構中的雙搖桿機構實現(xiàn)的,鏟土機為了保證鏟斗平行移動，防止泥土流出，采用了平面連桿機構,四桿機構——最常用的平面連桿機構，具有四個構件（包括機架）的低副機構。,平面鉸鏈四桿機構——構件間用四個轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機構，簡稱鉸鏈四桿機構。,,鉸鏈四桿機構：四根桿均用轉(zhuǎn)動副連接。,滑塊四桿機構：桿件間的連接，除了轉(zhuǎn)動副以外，構件3與4使用移動副連接。,§7－2 鉸鏈四桿機構的組成與

3、分類,機架：固定不動的構件4。連桿：不與機架直接相連的構件2。連架桿：與機架相連的構件1、3。,曲柄 搖桿,一、曲柄搖桿機構 二、雙曲柄機構 三、雙搖桿機構,曲柄——與機架用轉(zhuǎn)動副相連，且能繞該轉(zhuǎn)動副軸線作整周旋轉(zhuǎn)的構件。 搖桿——與機架用轉(zhuǎn)動副相連，但只能繞該轉(zhuǎn)動副軸線擺動的構件。,一、曲柄搖桿機構,曲柄搖桿機構——鉸鏈四桿機構的兩個連架桿中，其中一個是曲柄，另一個是搖桿。,曲柄搖桿機構的應用,,,二、雙曲

4、柄機構,雙曲柄機構——鉸鏈四桿機構中兩連架桿均為曲柄。,類型：,不等長雙曲柄機構 平行雙曲柄機構 反向雙曲柄機構,不等長雙曲柄機構,兩曲柄長度不等的雙曲柄機構。,平行雙曲柄機構,連桿與機架的長度相等且兩個曲柄長度相等，曲柄轉(zhuǎn)向相同的雙曲柄機構。,反向雙曲柄機構,連桿與機架的長度相等且兩個曲柄長度相等，曲柄轉(zhuǎn)向相反的雙曲柄機構。,雙曲柄機構的應用,,,三、雙搖桿機構,鉸鏈四桿機構中兩連架桿均為搖桿。,機構兩極限位置：,B1C1D

5、 C2B2A,雙搖桿機構的應用,電風扇搖頭機構,起重機機構,§7－3 鉸鏈四桿機構的基本性質(zhì),一、曲柄存在條件 二、急回特性 三、死點位置,一、曲柄存在條件,1．最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿長度之和。 2．連架桿和機架中必有一桿是最短桿。,鉸鏈四桿機構三種基本類型的判別方法,曲柄搖桿機構的條件：連架桿之一為最短桿,雙曲柄機構的條件：機架為最短桿,雙搖桿機構的條件：連桿為最短桿,當最長桿與

6、最短桿長度之和大于其余兩桿長度之和時，無論取哪一桿件為機架，機構均為雙搖桿機構。,課前回顧,1、說出下圖四桿機構中的各部分名稱,2、按連架桿性質(zhì)不同鉸鏈四桿機構的分類是怎樣的,,【例1】如圖所示的鉸鏈四桿機構，各桿的長度如圖。試判斷各鉸鏈四桿機構的類型。,a) b),,【解】在圖a中，由于 LAD+LBC≤LAB+LCD，有由于AD為機架，且為最短桿，根據(jù)鉸鏈

7、四桿機構類型的判斷方法知：該機構為雙曲柄機構。 在圖b中，由于LBC+LCD≤ LAB+LAD，又由于AD桿為機架，據(jù)鉸鏈四桿機構類型的判斷方法知：該機構為雙搖桿機構。,,【例2】鉸鏈四桿機構各桿的長度如圖所示。欲使該機構稱為雙曲柄機構，試確定桿BC的取值范圍。,鉸鏈四桿機構,,【解】已知AD桿為機架，欲使該機構成為雙曲柄機構，則應滿足以 下條件： （1）BC桿為最長桿時， LAD + L

8、BC ≤LAB + LCD , 即 40+≤70+120 ∴LBC≤150,（2）CD桿為最長桿時， LAD + LCD ≤ LAB + LBC, 即 40+120≤70+ LBC ∴ LBC ≥ 90 BC桿的取值范圍為：90≤ LBC≤150。,二、急回特性,曲柄搖桿機構中，曲柄AB為主動件，作勻速回轉(zhuǎn)運動，搖桿CD為從動件作往復擺動。,C1D，C2D——搖桿的兩個極限位置,,—

9、擺角,極位夾角：搖桿在兩極限位置時，曲柄兩位置間所夾的銳角稱為極位夾角。,—極位夾角,鉸鏈四桿機構,當曲柄AB1位置順時針轉(zhuǎn)到AB2，搖桿由左極限位置C1D擺到右極限位置C2D，設經(jīng)歷的時間為t1,,C點的平均速度,曲柄再由AB2位置回到AB1位置時,,搖桿自C2D擺回到C1D，設經(jīng)歷的時間為t2，,C點的平均速度,t1>t2,所以v2>v1。,v1=C1C2/t1,v2=C2C1/t2,搖桿擺回速度比擺去速度快的性質(zhì)，稱急

10、回特性。,行程速度變化系數(shù),鉸鏈四桿機構有無急回運動特性取決于該機構有無極位夾角,三、壓力角和傳動角,壓力角作用在從動件之上的驅(qū)動力F與該力作用點絕對速度Vc之間所夾的銳角?稱為壓力角。傳動角通常把壓力角的余角?（即連桿和從動搖桿之間所夾的銳角）稱為傳動角。,,曲柄搖桿機構的死點位置,,曲柄搖桿機構, 當CD搖桿為主動件時, 在曲柄與連桿共線的位置出現(xiàn)傳動角γ等于0°的情況,即此時曲柄與連桿出現(xiàn)共線位置。 這時無論連桿BC對

11、曲柄AB的作用力有多大, 都不能使曲柄轉(zhuǎn)動。機構的這種位置稱為死點位置。,搖桿處于右極限位置C2D時,連桿與從動件(曲柄)的共線位置C2B2A。,死點位置的應用,工件夾緊后，BCD成一直線，撤去外力 F 之后，機構在工件反彈力 T 的作用下，處于死點位置。即使反彈力很大，工件也不會松脫，使夾緊牢固可靠。,,四桿機構中有無死點位置, 取決于從動件是否與連桿共線。,對曲柄搖桿機構而言，當曲柄為主動件時，搖桿與連桿無共線位置，不出現(xiàn)死點。當搖

12、桿為主動件時，曲柄與連桿共線位置的位置為死點位置。,死點位置的判斷,對于傳動機構，設計時必須考慮機構順利通過死點位置的問題，如利用構件的慣性作用，使機構通過死點。工程上有時也利用死點位置提高機構工作的可靠性。,1、對于鉸鏈四桿機構，當滿足構件長度和條件時，若取( )為機架，將得到曲柄搖桿機構。A.最短桿 B.與最短桿相對的構件 C.最長桿D.與最短桿相鄰的構件2、曲柄搖桿機構，當( )時，機構處于死點位置。A

13、.曲柄為原動件、曲柄與機架共線B.曲柄為原動件、曲柄與連桿共線　C.搖桿為原動件、曲柄與機架共線D.搖桿為原動件、曲柄與連桿共線3、在曲柄搖桿機構中，當曲柄為原動件時，( )死點位置。A. 有一個　　B.　沒有　C.　有兩個　D. 有三個,復習思考題,,,,,4、 對于鉸鏈四桿機構，當滿足桿長之和的條件時，若取( )為機架，將得到雙曲柄機構。A.最短桿 B.與最短桿相對的構件 C.最長桿　D. 與最短桿

14、相鄰的構件 5、曲柄搖桿機構，搖桿為原動件當( )時，機構處于極限位置。A.曲柄與機架共線　　B.曲柄與連桿共線　C.搖桿與機架共線　 D.搖桿與連桿共線6、對于鉸鏈四桿機構，當從動件的行程速比系數(shù)( )時，機構必有急回特性。A.K>0　 　B.K>1 C.K<1 D.K=1,7、對于鉸鏈四桿機構，當滿足桿長之和的條件時，若取( )為機架，將得到雙搖桿機構。A.

15、最短桿 B.與最短桿相對的構件 C.最長桿D.與最短桿相鄰的構件,8.鉸鏈四桿機構中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。,(1) 以a桿為機架得( )機構;(2) 以b桿為機架得( )機構;(3) 以c桿為機架得( )機構;(4) 以d桿為機架得( )機構.,§7－4 鉸鏈四桿機構的演化,一、曲柄滑塊機構 二、導桿機構,一、曲柄滑塊機構,曲柄滑塊機構

16、是具有一個曲柄和一個滑塊的平面四桿機構，是由曲柄搖桿機構演化而來的。,曲柄滑塊機構的應用,內(nèi)燃機氣缸,沖壓機,滾輪送料機,二、導桿機構,導桿是機構中與另一運動構件組成移動副的構件。連架桿中至少有一個構件為導桿的平面四桿機構稱為導桿機構。,擺動導桿機構 移動導桿機構 曲柄搖塊機構,擺動導桿機構,牛頭刨床主運動機構,移動導桿機構,手動抽水機構,曲柄搖塊機構,自卸汽車卸料機構,,,鉸鏈四桿機構的演化,(1)了解常用鉸鏈四桿機構、對心曲

17、柄滑塊機構、導桿機構的應用。,鉸鏈四桿機構的演化形式,1 .曲柄滑塊機構2 .偏心輪機構3 .定塊機構4 .搖塊機構5 .導桿機構,,鉸鏈四桿機構的演化,鉸鏈四桿機構,演化成其它形式鉸鏈四桿機構,,主要演化方法： （1）將轉(zhuǎn)動副變成移動副 （2）變換機架,,構件間都是以轉(zhuǎn)動副聯(lián)接的平面四桿機構，,曲柄搖桿→曲柄滑塊的演變,插入動畫,一.曲柄滑塊機構：,壓力角α、傳動角γ:,偏置曲柄滑塊機構,,搖桿3的運動軌跡為圓弧(半徑l

18、3),對心曲柄滑塊機構,→將l3↑無窮大,→滑塊C(直線)→曲柄滑塊機構,,,,,鉸鏈四桿機構→ 圖2-14┌(全)轉(zhuǎn)動副連接└各桿長不變,鉸鏈四桿機構↘ 曲柄滑塊機構↗ 圖2-23 p.29,導桿機構(曲柄AB →機架) 圖2-15.b,搖塊機構(連桿BC →機架) 圖2-15.C,→擴大回轉(zhuǎn)副→偏心輪機構,→桿長(固定桿)可變,→移動副(一個),,,,定塊機構(滑塊C →機架) 圖2

19、-15.d,,,,,1.曲柄滑塊機構,對心曲柄滑塊機構----曲柄回轉(zhuǎn)中心與滑塊移動導路中心線無偏距。 偏置曲柄滑塊機構----曲柄回轉(zhuǎn)中心至滑塊移動導路中心線存在垂直距離（即有偏距）。,,1、曲柄滑塊機構,對心曲柄滑塊機構,偏置曲柄滑塊機構,2、偏心輪機構,偏心輪機構---------曲柄為偏心輪的機構。將轉(zhuǎn)動副B的半徑擴大至超過曲柄長度變成圓盤（即叫偏心輪、偏心軸）， 偏心距=曲柄長度應用：曲柄長度較短（制造安裝難）場合曲

20、柄銷承受較大沖擊載荷場合 破碎機、剪床、沖床,(鉸鏈四桿、曲柄滑塊～),(曲柄很短時→偏心輪機構)→偏心距=ｅ=曲柄長,鉸鏈四桿、曲柄滑塊機構→(擴大回轉(zhuǎn)副) 偏心輪機構,,,,,,,,,,,,,,,,,→偏心輪機構,回轉(zhuǎn)副B (半徑↑) ＞曲柄長AB,曲柄,,,A,B,C,,2、偏心輪機構：演示a,滑塊直線運動,,,偏心輪機構,,,滑塊在環(huán)形槽中往復圓弧運動,2、偏心輪機構：演示b,3、滑塊、定塊、搖塊、導桿機構,曲柄滑塊機構取

21、不同的構件為機架：a）曲柄滑塊機構（4導桿固定）----曲柄轉(zhuǎn)動，滑塊沿導桿移動b）定塊機構（3滑塊固定）----1往復擺動，導桿往復移動，如抽水機c）搖塊機構（2固定）-----1回轉(zhuǎn)， 刀桿相對滑塊移動，滑塊搖動， 如自卸汽車d）導桿機構（1固定）----2主動， 滑塊沿導桿移動， 如回轉(zhuǎn)式液壓泵,搖塊機構,→滑塊擺動

22、 c,→滑塊為固定件 d,→滑塊移動＋擺動 ｂ,→滑塊移動 ａ,曲柄滑塊機構,曲柄滑塊機構,導桿機構,搖塊機構,定塊機構,導桿機構,定塊機構,,,,,一、滑塊，搖塊，定塊機構,a,b,c,d,a、曲柄滑塊機構,b、定塊機構,定塊機構,抽水機N34-9 .avi,,c、搖塊機構,自卸卡車翻斗機構,搖塊機構,定塊機構,,,,,二、導桿機構,曲柄滑塊機構(曲柄→

23、機架) 導桿機構,當 機架＜曲柄 機架＞曲柄,∵最短＋最長桿＜其它兩桿之和,轉(zhuǎn)動導桿機構,擺動導桿機構,,,機架鄰邊,機架,→雙曲柄→轉(zhuǎn)動導桿機構,→一個曲柄→擺動導桿機構,α =0°,,,,,d、導桿機構,,L1＞L2，導桿往復擺動,,導桿機構,牛頭刨床,牛頭刨床機構,另N34-7牛頭刨.avi,動畫：N22-5曲柄滑塊-來回輸送工件.avi,應用實例,搬運機，將鋼材送入加熱爐。,,5、曲柄移動導桿機構,引線