2平面連桿機(jī)構(gòu)講解PPT教學(xué)課件

1、1 平面連桿機(jī)構(gòu):由若干個(gè)剛性構(gòu)件，用低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）相互聯(lián)接而組成的在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，也稱為平面低副機(jī)構(gòu)。第第2 2章章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu) 由四個(gè)構(gòu)件通過低副聯(lián)接而成的平面連桿機(jī)構(gòu)稱為平面四桿機(jī)構(gòu)。它的應(yīng)用非常廣泛，而且是組成多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。 構(gòu)件之間全部是用構(gòu)件之間全部是用轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接的平面四連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)接的平面四連桿機(jī)構(gòu)，稱為稱為鉸鏈四連桿機(jī)構(gòu)。 它是平面四桿機(jī)構(gòu)中最基本的形式它是平面四桿機(jī)構(gòu)中最基本的形式, 其他形式的四桿其他形式的四桿機(jī)構(gòu)都是在它的基礎(chǔ)上演化而成的。機(jī)構(gòu)都是在它的基礎(chǔ)上演化而成的。第1頁/共25頁 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)22.1

2、 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式1234ABCD連桿連架桿連架桿機(jī)架機(jī)架機(jī)架參考系（固定件）參考系（固定件）連架桿與機(jī)架相聯(lián)連桿不與機(jī)架相聯(lián)基本構(gòu)件基本構(gòu)件連接架中能夠相對(duì)于機(jī)架做360整圓周運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件； 稱為曲柄；連架桿中不能夠相對(duì)于機(jī)架做連架桿中不能夠相對(duì)于機(jī)架做360 整圓運(yùn)動(dòng)，而只能整圓運(yùn)動(dòng)，而只能在小于在小于360 的范圍內(nèi)做的范圍內(nèi)做往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)的構(gòu)件，的構(gòu)件， 稱為稱為搖桿。第2頁/共25頁32.1 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式 2.1.1 2.1.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和應(yīng)用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和應(yīng)用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)

3、雙搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)一曲一搖一曲一搖二曲二曲二搖二搖第3頁/共25頁42.1 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特征特征：曲柄搖桿：曲柄搖桿作用作用：曲柄(一般)原動(dòng)件圓周轉(zhuǎn)動(dòng)（勻速）搖桿(一般)從動(dòng)件往復(fù)擺動(dòng)（變速）應(yīng)用應(yīng)用： 雷達(dá)天線、雷達(dá)天線、攪拌機(jī)、縫紉機(jī)、刮雨器、攪拌機(jī)、縫紉機(jī)、刮雨器、 破碎機(jī)破碎機(jī)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)（ 搖桿主動(dòng) ）（ 曲柄主動(dòng)曲柄主動(dòng) ）攪拌機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)第4頁/共25頁52.1 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式2、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)特征特征：兩連架桿

4、均為曲柄：兩連架桿均為曲柄作用作用：應(yīng)用應(yīng)用：慣性篩：慣性篩主動(dòng)曲柄主動(dòng)曲柄: 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)從動(dòng)曲柄從動(dòng)曲柄: 變速（或勻速）轉(zhuǎn)動(dòng)變速（或勻速）轉(zhuǎn)動(dòng) 慣性篩慣性篩第5頁/共25頁62.1 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平行四邊形機(jī)構(gòu)特性：兩曲柄同速同向轉(zhuǎn)動(dòng) 連桿作圓周平動(dòng)AB = CDBC = AD相對(duì)兩桿平行且相等的雙曲柄機(jī)構(gòu)。攝影平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)挖土機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)挖土機(jī)挖掘機(jī)構(gòu)第6頁/共25頁72.1 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定運(yùn)動(dòng)不確定；B B2

5、2C C2 2A AB B1 1C C1 1D D1 12 23 3B B3 3C C3 3 C C3 3措施措施：采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列。：采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列。機(jī)車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)第7頁/共25頁82.1 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式反平行四邊形機(jī)構(gòu)相對(duì)兩桿相等但不平行的雙曲柄機(jī)構(gòu)。特性：兩曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反 且角速度不相等門窗啟閉機(jī)構(gòu)門窗啟閉機(jī)構(gòu)第8頁/共25頁92.1 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式3、雙搖桿機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)特征特征：兩連架桿均為搖：兩連架桿均為搖桿桿作用作用：應(yīng)用應(yīng)用：風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)、起重機(jī)、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)、起重機(jī)、飛機(jī)起

6、落架飛機(jī)起落架 主動(dòng)搖桿主動(dòng)搖桿: 擺動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)搖桿從動(dòng)搖桿: 擺動(dòng)擺動(dòng) 車輛前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)車輛前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿第9頁/共25頁102.1 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式 2.1.2 曲柄存在的條件重重 疊疊拉直共線拉直共線B1C1B2C2ADDAa ab bc cd d在在B1C1D中中:a+db+c 在在B2C2D中中:b (d-a)+c 即即 a+bd+c c(d-a)+b即即 a+cd+b a d ， a b ， a c 將上式兩兩相加，可得：即即AB桿為最短桿桿為最短桿。： 在11DCB32

7、41llll：在 2DAC4321llll DCCBADAB111121ll 31ll 41ll 第10頁/共25頁112.1 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式 由上述關(guān)系可推出在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，存在曲柄的條件：（1）最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和；（2）最短桿或其相鄰桿為機(jī)架。 （1）在最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和條件下： a a、取最短桿為機(jī)架時(shí)，兩連架桿同時(shí)成為曲柄，則得雙曲柄 機(jī)構(gòu)。 （2）在最短桿與最長(zhǎng)桿之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和條件下，該機(jī)構(gòu)只能是雙搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)曲柄存在的條件，推論：c c、取與最短桿相對(duì)的桿件為機(jī)架，兩連架桿都不能

8、整周回轉(zhuǎn)， 則得雙搖桿機(jī)構(gòu)。b b、取最短桿相鄰的桿件為機(jī)架，兩連架桿中一個(gè)為曲柄，另 一個(gè)為搖桿，則得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。第11頁/共25頁122.1 2.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式e.g.1 如圖，當(dāng)分別取1、2、3、4為機(jī)架各獲得何種機(jī)構(gòu)？ 第12頁/共25頁132.2 2.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的平面四桿機(jī)構(gòu)的特性特性 2.2.1 2.2.1 急回運(yùn)動(dòng)特性急回運(yùn)動(dòng)特性BACDC1B1C2B212u搖桿擺角搖桿擺角：搖桿搖桿CD兩極限位置間的夾角。兩極限位置間的夾角。 極位夾角極位夾角 ：此時(shí)曲柄此時(shí)曲柄AB對(duì)應(yīng)位置所夾的對(duì)應(yīng)位置所夾的銳角銳角。 1= 180+； 2= 180

9、-曲 柄搖 桿工作行程B1B2 (1，t1) C1C2 (，t1)空回行程B2B1 (2，t2) C2C1 (，t2) 即 1 2 , t t1 1tt2 2 v v2 2 =C=C1 1C C2 2/t/t2 2 v v1 1 =C=C1 1C C2 2/t/t1 1鉸鏈鉸鏈C的的平均速度平均速度：v v1 1vK1；設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定K值，于是: 11180KK第13頁/共25頁142.2 2.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的平面四桿機(jī)構(gòu)的特性特性 2.2.2 2.2.2 壓力角與傳動(dòng)角壓力角與傳動(dòng)角FnFvcACDl2l4l1Bl311234CBC”B”Ft壓力角：從動(dòng)件受力點(diǎn)從動(dòng)件受力點(diǎn)受受力

10、方向力方向與與速度方向速度方向之間所夾之間所夾之之銳角銳角。作用在從動(dòng)件受力點(diǎn)的力為作用在從動(dòng)件受力點(diǎn)的力為F, ,cosFFtsinFFn有效分力有效分力無效分力無效分力 分解分解: :傳動(dòng)角：壓力角壓力角 的余角。的余角。即： 900 - 。傳力要求傳力要求 min 400500。常用常用 來檢驗(yàn)來檢驗(yàn)傳力性能。傳力性能。 愈大，機(jī)構(gòu)傳力性能愈好。愈大，機(jī)構(gòu)傳力性能愈好。 第14頁/共25頁152.2 2.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的平面四桿機(jī)構(gòu)的特性特性 2.2.3 2.2.3 死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置（主動(dòng)件條件）蒸汽機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)蒸汽機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu) 當(dāng)當(dāng)搖桿為主動(dòng)件搖桿為主動(dòng)件，連桿和曲柄共線連桿

11、和曲柄共線時(shí)（時(shí)（傳動(dòng)角傳動(dòng)角 =0=00 0 ），過），過鉸鏈中心鉸鏈中心A A的力，對(duì)的力，對(duì)A A點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，不能使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)不能使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的這機(jī)構(gòu)的這種位置稱為種位置稱為死點(diǎn)位置。B1C1=00=00u 克服止點(diǎn)位置的克服止點(diǎn)位置的措施措施 利用慣性力（如縫紉機(jī)踏板）利用慣性力（如縫紉機(jī)踏板） 相同機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列相同機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列4ABCD231B2C2AD當(dāng)搖桿為主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置 。第15頁/共25頁162.2 2.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的平面四桿機(jī)構(gòu)的特性特性 死點(diǎn)位置的利用死點(diǎn)位置的利用 夾緊裝置夾緊裝置飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架分合閘機(jī)構(gòu)分合閘機(jī)構(gòu)第16頁

12、/共25頁172.3 2.3 其他形式的四桿機(jī)構(gòu)其他形式的四桿機(jī)構(gòu) 2.3.1 2.3.1 含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)含有一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)副改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)副）第17頁/共25頁182.3 2.3 其他形式的四桿機(jī)構(gòu)其他形式的四桿機(jī)構(gòu)2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（選用不同的構(gòu)件為機(jī)架選用不同的構(gòu)件為機(jī)架）第18頁/共25頁 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu) 定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu) 192.3 2.3 其他形式的四桿機(jī)構(gòu)其他形式的四

13、桿機(jī)構(gòu)3、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)、搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)（選用不同的構(gòu)件為機(jī)架選用不同的構(gòu)件為機(jī)架）自卸貨車自卸貨車（搖塊機(jī)構(gòu)）（搖塊機(jī)構(gòu)）手壓抽水機(jī)手壓抽水機(jī) （定快機(jī)構(gòu)）（定快機(jī)構(gòu)）第19頁/共25頁202.3 2.3 其他形式的四桿機(jī)構(gòu)其他形式的四桿機(jī)構(gòu) 2.3.2 2.3.2 含有含有兩兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)1、雙滑塊機(jī)構(gòu)、雙滑塊機(jī)構(gòu)（改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)副改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)副）橢圓儀機(jī)構(gòu)橢圓儀機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊對(duì)心曲柄滑塊 雙滑塊雙滑塊第20頁/共25頁212.3 2.3 其他形式的四桿機(jī)構(gòu)其他形式的四桿機(jī)構(gòu)平平面面四四桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) ( (全轉(zhuǎn)動(dòng)副全轉(zhuǎn)

14、動(dòng)副) )含有含有一個(gè)移動(dòng)副一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)的平面四桿機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu) 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu) 雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu) 含有含有二個(gè)移動(dòng)副二個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)的平面四桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu) 移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 第21頁/共25頁222.4 2.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)設(shè)計(jì)的任務(wù)： 根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作要求和設(shè)計(jì)條件，選定機(jī)構(gòu)的形式，根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作要求和設(shè)計(jì)條件，選定機(jī)構(gòu)的形式，確定出機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸參數(shù)，并繪出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。確定出機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的

15、尺寸參數(shù)，并繪出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的類型： （1）按照給定的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，稱為軌跡設(shè)計(jì)； （2）按照給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（位置、速度、加速度）設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，稱為位置設(shè)計(jì)。平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法：平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法： 圖解法圖解法、幾何作圖法、實(shí)驗(yàn)法、幾何作圖法、實(shí)驗(yàn)法第22頁/共25頁232.4 2.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)解：解： 分別作分別作 和和 的垂的垂直平分線，其交點(diǎn)為鉸鏈直平分線，其交點(diǎn)為鉸鏈中心中心A的位置的位置 ； 分別作分別作 和和 的垂的垂直平分線，其交點(diǎn)為鉸鏈直平分線，其交點(diǎn)為鉸鏈中心中心D的位置的位置 。 設(shè)計(jì)有唯一解。設(shè)計(jì)有唯一

16、解。21BB32BB21CC32CC1、按照給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 已知連桿長(zhǎng)度和給定的三個(gè)位置，試設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知連桿長(zhǎng)度和給定的三個(gè)位置，試設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。C1B1B2C2B3C3b12c12b23c23B1AD第23頁/共25頁242.4 2.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2、按照給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知搖桿長(zhǎng)已知搖桿長(zhǎng) 、擺角、擺角 和行程速比系數(shù)和行程速比系數(shù)K K，設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。，設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 4l90MNPB2B1C2EADC1思路思路：搞清搞清A A、C C1 1、 C C2 2三點(diǎn)所在圓和三點(diǎn)所在圓和 角的角的 關(guān)系。關(guān)系。設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：1）求出）求出111800KK2）任取固定鉸鏈）任取固定鉸鏈D的位置，確定比例尺的位置，確定比例尺 ，作出搖桿極限兩位置，作出搖桿極限兩位置 。 )(mmmCDlCDl3）幾何作圖（略）。）幾