平面連桿機(jī)構(gòu)課件

1、機(jī)械專業(yè)教研組v一、幾個基本概念一、幾個基本概念v1、平面連桿機(jī)構(gòu)：構(gòu)件全部用低副聯(lián)接而、平面連桿機(jī)構(gòu)：構(gòu)件全部用低副聯(lián)接而成的平面機(jī)構(gòu)。（亦稱平面低副機(jī)構(gòu)）成的平面機(jī)構(gòu)。（亦稱平面低副機(jī)構(gòu)）v2、平面四桿機(jī)構(gòu)：平面連桿機(jī)構(gòu)中最基本、平面四桿機(jī)構(gòu)：平面連桿機(jī)構(gòu)中最基本的是有四個構(gòu)件（包括機(jī)架）組成的機(jī)構(gòu)。的是有四個構(gòu)件（包括機(jī)架）組成的機(jī)構(gòu)。v3 、平面四桿機(jī)構(gòu)類型、平面四桿機(jī)構(gòu)類型:鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)和移鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)和移副四桿機(jī)構(gòu)副四桿機(jī)構(gòu).v4、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：構(gòu)件間用四個轉(zhuǎn)動副相、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：構(gòu)件間用四個轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)連的平面四桿機(jī)構(gòu)。2-22-2平面四桿機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)機(jī)械專業(yè)教研

2、組二、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用二、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用v1、特點(diǎn)、特點(diǎn)v優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：v(1)面接觸低副，壓強(qiáng)小，便于潤滑，磨損輕，壽命長，傳遞動力大。面接觸低副，壓強(qiáng)小，便于潤滑，磨損輕，壽命長，傳遞動力大。v(2)低副易于加工，可獲得較高精度，成本低。低副易于加工，可獲得較高精度，成本低。v(3)桿可較長，可用作實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的操縱控制桿可較長，可用作實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的操縱控制 。v(4)可利用連桿實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動規(guī)律和運(yùn)動軌跡?？衫眠B桿實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動規(guī)律和運(yùn)動軌跡。v缺點(diǎn)缺點(diǎn)：v(1)低副中存在間隙，精度低。低副中存在間隙，精度低。v(2)不容易實(shí)現(xiàn)精確復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律。不容易實(shí)現(xiàn)精確復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律。

3、機(jī)械專業(yè)教研組鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：平面四桿機(jī)構(gòu)中，各運(yùn)動副都是轉(zhuǎn)動副。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：平面四桿機(jī)構(gòu)中，各運(yùn)動副都是轉(zhuǎn)動副。機(jī)械專業(yè)教研組概念概念v鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：平面四桿機(jī)構(gòu)中，各運(yùn)動鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：平面四桿機(jī)構(gòu)中，各運(yùn)動副都是轉(zhuǎn)動副。副都是轉(zhuǎn)動副。v曲柄曲柄：能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿。：能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿。v搖桿搖桿：只能在一定角度內(nèi)擺動的連架桿。：只能在一定角度內(nèi)擺動的連架桿。v機(jī)架：機(jī)架：機(jī)構(gòu)中固定不動的構(gòu)件。機(jī)構(gòu)中固定不動的構(gòu)件。v連架桿：連架桿：機(jī)構(gòu)中與機(jī)架聯(lián)接的構(gòu)件。機(jī)構(gòu)中與機(jī)架聯(lián)接的

4、構(gòu)件。機(jī)械專業(yè)教研組鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)按機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄可以分為三種類型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)按機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄可以分為三種類型1.1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(1)(1)概念概念: :連架桿一個為曲柄連架桿一個為曲柄, ,一個為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)一個為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu). .(2)(2)運(yùn)動特點(diǎn)運(yùn)動特點(diǎn): :由轉(zhuǎn)動由轉(zhuǎn)動 擺動或擺動擺動或擺動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動. .(3)(3)實(shí)例實(shí)例: :雷達(dá)天線雷達(dá)天線、鱷式破碎機(jī)、鱷式破碎機(jī)機(jī)械專業(yè)教研組應(yīng)用：應(yīng)用： 雷雷 達(dá)達(dá) 縫紉機(jī)縫紉機(jī)機(jī)械專業(yè)教研組機(jī)械專業(yè)教研組正平行雙曲柄機(jī)構(gòu)正平行雙曲柄機(jī)構(gòu) 反平行雙曲柄機(jī)構(gòu)反平行雙曲柄機(jī)構(gòu)（一） 機(jī)械專業(yè)教

5、研組（二）平行（二）平行雙曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 平行平行雙曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)：在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若兩曲柄的長度相等，在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若兩曲柄的長度相等，且連桿與機(jī)架的長度也相等，則稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)。且連桿與機(jī)架的長度也相等，則稱為平行四邊形機(jī)構(gòu)。 a.a.運(yùn)動特點(diǎn)運(yùn)動特點(diǎn): :勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動 勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動 b.b.實(shí)例實(shí)例: :機(jī)車車輛聯(lián)動機(jī)構(gòu)機(jī)車車輛聯(lián)動機(jī)構(gòu)機(jī)械專業(yè)教研組運(yùn)動不確定現(xiàn)象：運(yùn)動不確定現(xiàn)象：機(jī)械專業(yè)教研組機(jī)械專業(yè)教研組機(jī)械專業(yè)教研組機(jī)械專業(yè)教研組 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷（1 1）若滿足）若滿足 （a a）取最短構(gòu)件為機(jī)架）取最短構(gòu)件為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu) (b)(b)取最短構(gòu)件鄰

6、邊為機(jī)架取最短構(gòu)件鄰邊為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) (c)(c)取最短構(gòu)件對邊為機(jī)架取最短構(gòu)件對邊為機(jī)架雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)（2 2）若不滿足）若不滿足 則不論取那個構(gòu)件為機(jī)架均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。則不論取那個構(gòu)件為機(jī)架均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。lmin+lmaxl+llmin+lmaxl+l機(jī)械專業(yè)教研組機(jī)械專業(yè)教研組機(jī)械專業(yè)教研組四桿機(jī)構(gòu)的演化演化過程：演化過程：（1 1）由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，將）由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，將CDCD無窮大，無窮大，C C點(diǎn)軌跡變成直線；點(diǎn)軌跡變成直線；（2 2）演化方法：將轉(zhuǎn)動副）演化方法：將轉(zhuǎn)動副移動副；移動副；（3 3）類型：）類型： a.a.偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) ，

7、e0 e0 偏距：曲柄轉(zhuǎn)動偏距：曲柄轉(zhuǎn)動中心距導(dǎo)路的距離。中心距導(dǎo)路的距離。 b.b.對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，e=0e=0機(jī)械專業(yè)教研組 (4)(4)運(yùn)動特點(diǎn)：轉(zhuǎn)動運(yùn)動特點(diǎn)：轉(zhuǎn)動 往復(fù)移動往復(fù)移動（5 5）應(yīng)用實(shí)例：汽車發(fā)動機(jī)）應(yīng)用實(shí)例：汽車發(fā)動機(jī)（6 6）應(yīng)用范圍：廣泛應(yīng)用于活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、）應(yīng)用范圍：廣泛應(yīng)用于活塞式內(nèi)燃機(jī)、空氣壓縮機(jī)、自動送料機(jī)構(gòu)自動送料機(jī)構(gòu)。機(jī)械專業(yè)教研組類型類型對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄存在條件：曲柄存在條件：對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：L L1 1LL2 2 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

8、：L1+eL2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工程應(yīng)用工程應(yīng)用機(jī)械專業(yè)教研組2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（1 1）演化過程：演化過程：改變曲柄滑塊中的機(jī)架而演化來的；改變曲柄滑塊中的機(jī)架而演化來的；（2 2）演化方法：演化方法：改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的機(jī)架改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的機(jī)架, ,以構(gòu)件以構(gòu)件1 1為機(jī)架。為機(jī)架。1 1 2 21 1 2 2機(jī)械專業(yè)教研組(2)2)、類型、類型轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)L L1 1LL2 L L1 1L2 ：機(jī)架長度：機(jī)架長度：曲柄長度：曲柄長度機(jī)械專業(yè)教研組(3)(3)、應(yīng)用、應(yīng)用牛頭刨床機(jī)構(gòu)牛頭刨床機(jī)構(gòu) 簡易插床簡易插床機(jī)械專業(yè)教研組3.搖塊機(jī)構(gòu)（1 1）演

9、化方法：演化方法：以構(gòu)件以構(gòu)件2 2為機(jī)架，可得搖塊機(jī)構(gòu)。為機(jī)架，可得搖塊機(jī)構(gòu)。（2 2）應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：卡車車廂自動卸料機(jī)構(gòu)卡車車廂自動卸料機(jī)構(gòu)機(jī)械專業(yè)教研組機(jī)械專業(yè)教研組4.定塊機(jī)構(gòu)（1 1）演化方法：演化方法：以構(gòu)件以構(gòu)件3 3為機(jī)架，得到定塊機(jī)構(gòu)。為機(jī)架，得到定塊機(jī)構(gòu)。（2 2）應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：手壓抽水機(jī)手壓抽水機(jī)機(jī)械專業(yè)教研組ABCDB1C1AD1.1.急回運(yùn)動急回運(yùn)動在在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時，搖桿中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩個極限位置，簡稱極位。位于兩個極限位置，簡稱極位。當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以逆時針轉(zhuǎn)過逆時針轉(zhuǎn)過180180+時，搖桿從時

10、，搖桿從C1D位置位置擺到擺到C2D。 所花時間為所花時間為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夾角。180180C2B2)180/(21CC機(jī)械專業(yè)教研組B1C1ADC2當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以繼續(xù)轉(zhuǎn)過繼續(xù)轉(zhuǎn)過180180-時，搖桿從時，搖桿從C2D,置擺到置擺到C1D，所所花時間為花時間為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，故搖桿來回?cái)[動的時間不一樣，平均速度也不等。顯然：顯然

11、：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)動急回運(yùn)動。用以下比值表示急回程度稱稱K為為行程速比系數(shù)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，急回性質(zhì)越明顯。 只要只要 0 ， 就有就有 KK1所以可通過分析機(jī)構(gòu)中是否存在以及的大小來判斷機(jī)構(gòu)是否有急回運(yùn)動或運(yùn)動的程度。11180KK設(shè)計(jì)新機(jī)械時，往往先給定設(shè)計(jì)新機(jī)械時，往往先給定K值，于是值，于是: 2212tCCV)180/(21CC121221tCCtCC機(jī)械專業(yè)教研組 2.四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性（以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例，曲柄為原動件）（1

12、1）四桿機(jī)構(gòu)的極限位置四桿機(jī)構(gòu)的極限位置 當(dāng)曲柄與連桿二次共線時，搖桿位于機(jī)構(gòu)的最左或最右的位置。當(dāng)曲柄與連桿二次共線時，搖桿位于機(jī)構(gòu)的最左或最右的位置。（2 2）極位夾角（極位夾角（） 從動件處于二個極限位置時，相對應(yīng)的原動件曲柄所夾的銳角。從動件處于二個極限位置時，相對應(yīng)的原動件曲柄所夾的銳角。 兩個極限位置間，從動件的夾角兩個極限位置間，從動件的夾角稱為最大擺角。稱為最大擺角。機(jī)械專業(yè)教研組試確定下列不同機(jī)構(gòu)以曲柄為原動件時的極限位置？機(jī)械專業(yè)教研組（3 3）行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K K 從動件空回行程與工作行程的平均速度之比。從動件空回行程與工作行程的平均速度之比。討論：討論：a.

13、a. 00 K 1 K 1此時機(jī)構(gòu)具有急回特性，此時機(jī)構(gòu)具有急回特性， K K 急急回特性越顯著?；靥匦栽斤@著。 b. b. =0=0K=1K=1，此時機(jī)構(gòu)無急回特性。，此時機(jī)構(gòu)無急回特性。K=v2/v1=(180+)/ =(180-) =180(K-1)/ (K+1)機(jī)械專業(yè)教研組 試確定擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)以曲柄為原 動件時是否存在急回特性？機(jī)械專業(yè)教研組 3.四桿機(jī)構(gòu)的傳力性能（1 1）壓力角）壓力角和傳動角和傳動角 壓力角壓力角 ：作用于從動件上的力作用于從動件上的力F F與力作用點(diǎn)的絕對速度方向之與力作用點(diǎn)的絕對速度方向之間所夾的銳角，稱為壓力角用間所夾的銳角，稱為壓力角用表示

14、。表示。 傳動角傳動角 ：它為壓力角它為壓力角的余角即的余角即+=90=90 F F的兩個分力的兩個分力 Fn=Fsin-引起摩擦力，有害分力引起摩擦力，有害分力 Ft=Fcos-有效分力有效分力討論：討論：（） Fn傳力性能差。傳力性能差。 （ ） Fn 傳力性能好。傳力性能好。機(jī)械專業(yè)教研組機(jī)械專業(yè)教研組 為保證機(jī)構(gòu)的傳力性能良好，必須限定機(jī)構(gòu)的最小傳動角，對于一為保證機(jī)構(gòu)的傳力性能良好，必須限定機(jī)構(gòu)的最小傳動角，對于一般機(jī)械，通常般機(jī)械，通常minmin4040 5050,大功率機(jī)械大功率機(jī)械minmin應(yīng)大些，而小功率的應(yīng)大些，而小功率的minmin可可取小些。取小些。 minmin的

15、確定的確定 a.a.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的minmin位置：搖桿位置：搖桿CDCD為從動件，曲柄為從動件，曲柄ABAB為原動為原動時，當(dāng)原動件時，當(dāng)原動件ABAB與機(jī)架與機(jī)架ADAD共線時，傳動角最小。比較兩者兩次共線的共線時，傳動角最小。比較兩者兩次共線的minmin，并取小值為該機(jī)構(gòu)的最小傳動角，并取小值為該機(jī)構(gòu)的最小傳動角minmin 。機(jī)械專業(yè)教研組曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的min位置機(jī)械專業(yè)教研組 b. b.對于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動件為曲柄時，最小傳動角出現(xiàn)在曲對于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動件為曲柄時，最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架垂直的位置。柄與機(jī)架垂直的位置。 c.c.對于擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)由于在任何

16、對于擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)由于在任何位置時主動曲柄通過滑塊傳給從動件位置時主動曲柄通過滑塊傳給從動件的力的方向，與從動件上受力點(diǎn)的速的力的方向，與從動件上受力點(diǎn)的速度方向始終一致，所以傳動角等于度方向始終一致，所以傳動角等于9090度。度。機(jī)械專業(yè)教研組（2 2）死點(diǎn)位置）死點(diǎn)位置 死點(diǎn)位置（死點(diǎn)位置（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)） 平面連桿機(jī)構(gòu)的傳動角平面連桿機(jī)構(gòu)的傳動角=0=0，壓力角，壓力角=90=90度的位置稱為死點(diǎn)位置。度的位置稱為死點(diǎn)位置。 死點(diǎn)位置的利弊死點(diǎn)位置的利弊 利：工程上利用死點(diǎn)位置進(jìn)行工作。利：工程上利用死點(diǎn)位置進(jìn)行工作。 實(shí)例一：實(shí)例一：飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架 實(shí)例二：實(shí)例二：夾具機(jī)

17、構(gòu)夾具機(jī)構(gòu) 弊：機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)，從動件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動方向不確定現(xiàn)象，對傳動不弊：機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)，從動件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動方向不確定現(xiàn)象，對傳動不利。利。 克服死點(diǎn)的方法克服死點(diǎn)的方法 （a a）增大從動件的質(zhì)量，利用慣性度過死點(diǎn)位置。）增大從動件的質(zhì)量，利用慣性度過死點(diǎn)位置。 實(shí)例：實(shí)例：縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu) （b b）在從動曲柄上施加外力或安裝飛輪以增加慣性。）在從動曲柄上施加外力或安裝飛輪以增加慣性。機(jī)械專業(yè)教研組死點(diǎn)位置（死點(diǎn)位置（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）機(jī)械專業(yè)教研組學(xué)習(xí)提要（一）1.1.了解相關(guān)的基本概念：平面連桿機(jī)構(gòu)、四桿機(jī)構(gòu)、鉸鏈四了解相關(guān)的基本概念：平面連桿機(jī)構(gòu)、四桿機(jī)構(gòu)、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、曲柄、連桿、連架桿、搖桿桿機(jī)構(gòu)、曲柄、連桿、連架桿、搖桿2.2.掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及應(yīng)用實(shí)例；掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及應(yīng)用實(shí)例；