平面四連桿機(jī)構(gòu)

1、應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)、鶴式吊鶴式吊、火車(chē)輪火車(chē)輪、手動(dòng)沖床手動(dòng)沖床、牛頭刨床牛頭刨床、橢圓儀橢圓儀、機(jī)械機(jī)械手爪手爪、開(kāi)窗、車(chē)門(mén)、折疊傘、折疊床、開(kāi)窗、車(chē)門(mén)、折疊傘、折疊床、牙膏筒拔管機(jī)、單車(chē)等。牙膏筒拔管機(jī)、單車(chē)等。特征：特征：有一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱為連桿。有一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱為連桿。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 采用低副。面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨損采用低副。面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨損 形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造精度。形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造精度。改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。

2、連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。定義：定義：由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式和特性缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大、運(yùn)動(dòng)精度低、效率低構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大、運(yùn)動(dòng)精度低、效率低。產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。分類分類:平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)常以構(gòu)件數(shù)命名：常以構(gòu)件數(shù)命名：四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)、多桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)。本章重點(diǎn)內(nèi)容是介紹本章重點(diǎn)內(nèi)容是介紹四桿機(jī)構(gòu)。四桿機(jī)構(gòu)。平面

3、四桿機(jī)構(gòu)的基本型式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式: :基本型式基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。演變得到的。名詞解釋：名詞解釋：曲柄曲柄作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；三種基本型式：三種基本型式：（1 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：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)。 如雷達(dá)天線。如雷達(dá)天線。連桿連桿作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；連架桿連架桿與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；搖桿搖桿作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副能作能作3603600

4、 0相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云abc1243dabdc1243（2 2）雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)特征特征：兩個(gè)曲柄：兩個(gè)曲柄作用：作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒌人倩剞D(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人俚人倩蚧蜃兯僮兯倩剞D(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)。雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)曲柄主動(dòng)曲柄主動(dòng)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：如如葉片泵葉片泵、慣性篩慣性篩等。等。2143搖桿主動(dòng)搖桿主動(dòng)3124設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云a ad dc cb b1 12 23 34 4旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵a ad dc

5、cb b1 12 23 3abdc1234e6慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)31設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云abcd耕地耕地料斗料斗dcab耕地耕地料斗料斗dcab實(shí)例：實(shí)例：火車(chē)輪火車(chē)輪特例：特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)ab = cd特征：特征：兩連架桿等長(zhǎng)且平行，兩連架桿等長(zhǎng)且平行， 連桿作平動(dòng)連桿作平動(dòng)bc = adabdc攝影平臺(tái)攝影平臺(tái)adbcbc天平天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu) 車(chē)門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)車(chē)門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)反向反向faedgbcabefdcg平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)平行四邊形機(jī)構(gòu)在

6、共線位置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定。動(dòng)不確定。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列。設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云abdce（3 3）雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)特征：特征：兩個(gè)搖桿兩個(gè)搖桿應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)鑄造翻箱機(jī)構(gòu)特例：特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu)汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)bcabdc風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)abdceabdce電機(jī)電機(jī)abdc風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)abdc風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿abdc設(shè)計(jì)：潘存云l1l2l4l3cbad平面平面四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)具有具有整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副可能存在可能存在曲柄。曲柄。桿桿1 1為曲

7、柄，作整周回轉(zhuǎn)，必有兩次與機(jī)架共線為曲柄，作整周回轉(zhuǎn)，必有兩次與機(jī)架共線l2(l4 l1)+ l3則由則由bcd可得：可得：三角形任意兩邊之和大于第三邊則由則由b”c”d可得：可得：l1+ l4 l2 + l3l3(l4 l1)+ l2ab為最短桿為最短桿最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和其他兩桿長(zhǎng)度之和 l1+ l2 l3 + l4c”l1l2l4l3adl4- - l1將以上三式兩兩相加得：將以上三式兩兩相加得： l1 l2, l1 l3, l1 l4 l1+ l3 l2 + l4一、曲柄存在的條件設(shè)計(jì)：潘存云2.連架桿或機(jī)架之一為最短桿。連架桿或機(jī)架之一為最短桿。可知：當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，其最短桿參

8、與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)可知：當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是整轉(zhuǎn)副副都是整轉(zhuǎn)副。曲柄存在的條件：曲柄存在的條件：1. 最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)其他兩桿長(zhǎng)度之和其他兩桿長(zhǎng)度之和此時(shí)，鉸鏈此時(shí)，鉸鏈a為整轉(zhuǎn)副。為整轉(zhuǎn)副。若取若取bc為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈b也是整轉(zhuǎn)副。也是整轉(zhuǎn)副。 稱為稱為桿長(zhǎng)條件桿長(zhǎng)條件。abcdl1l2l3l4設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說(shuō)明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說(shuō)明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。如：的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。如： 曲柄

9、搖桿曲柄搖桿、 雙曲柄雙曲柄、 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)。2535301520302010設(shè)計(jì)：潘存云abcdb1c1ad二、急回運(yùn)動(dòng)二、急回運(yùn)動(dòng)在在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，搖桿中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，搖桿位于兩個(gè)極限位置，簡(jiǎn)稱極位。位于兩個(gè)極限位置，簡(jiǎn)稱極位。當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)180180+時(shí)，搖桿從時(shí)，搖桿從c1d位置位置擺到擺到c2d。 所花時(shí)間為所花時(shí)間為t1 , , 平均速度為平均速度為v1, ,那么有：那么有：/ )180(1t1211tccv 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 3d此兩處曲柄之間的夾角此兩處曲柄之間的夾角 稱為稱為極位夾角極位

10、夾角。180180c2b2)180/(21cc設(shè)計(jì)：潘存云b1c1adc2當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)180180-時(shí)，搖桿從時(shí)，搖桿從c2d,置擺到置擺到c1d，所花時(shí)間為，所花時(shí)間為t2 , ,平均速度為平均速度為v2 , ,那么有：那么有： 180180-/)180(2t因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來(lái)回?cái)[動(dòng)的時(shí)間不一樣，平均速度也不等。顯然：顯然：t t1 1 tt2 2 v v2 2 v v1 1搖桿的這種特性稱為搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動(dòng)急回運(yùn)動(dòng)。用以下比值表示急回程度稱稱k為行程速比系數(shù)。為行程速比系數(shù)。12vvk 18018021tt且且越大，越大，k值越大，急回性質(zhì)越明顯。值越大

11、，急回性質(zhì)越明顯。 只要只要 0 ， 就有就有 kk1所以可通過(guò)分析機(jī)構(gòu)中是否存在以及的大小來(lái)判斷機(jī)構(gòu)是否有急回運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的程度。11180kk設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定k值，于是值，于是: 2212tccv)180/(21cc121221tcctcc設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云f四、四、機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置搖桿為主動(dòng)件，搖桿為主動(dòng)件，且連桿且連桿與曲柄兩次共線與曲柄兩次共線時(shí)時(shí)，有：，有：此時(shí)此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng). .避免措施：避免措施： 兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列，如兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列，如火車(chē)輪機(jī)構(gòu)火車(chē)輪機(jī)構(gòu); ;稱此位置為：稱此位置為： “死點(diǎn)死點(diǎn)”0 0靠靠飛輪的

12、慣性飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。faedgbcabefdcg0 0f0 0設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云工件工件abcd1234pabcd1234工件工件p鉆孔夾具鉆孔夾具=0=0tabdc飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架abcd=0=0f也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作：飛機(jī)起落架、鉆夾具飛機(jī)起落架、鉆夾具等。等。設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云(1) (1) 改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸22 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演變鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演變偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄

13、搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu) 正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)s=l sin l設(shè)計(jì)：潘存云(2)(2)改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸(3)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)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設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云牛頭刨床牛頭刨床應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例:abdc1243c2c1小型刨床小型刨床abdce123456設(shè)計(jì)：潘存云應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例b234c1a自卸卡車(chē)舉升機(jī)構(gòu)自卸卡車(chē)舉升機(jī)構(gòu)(3)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架acb1234應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例b34c1a2應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例4a1b23c應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例13c4ab2應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例a1c234b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搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)314a2bc設(shè)計(jì)：潘存云(3)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架314a2bc直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)手