平面連桿機構的類型和工作特性

1、2022-1-14第第1 1章章 平面連桿機構平面連桿機構l 1-1 1-1 平面四桿機構的類型及其應用平面四桿機構的類型及其應用l 1-2 1-2 平面四桿機構的基本特性平面四桿機構的基本特性l 1-3 1-3 平面四桿機構設計平面四桿機構設計l 1-4 1-4 空間連桿機構空間連桿機構連架桿連架桿機架機架連架桿連架桿連桿連桿能繞其軸線轉能繞其軸線轉360360的連架桿。的連架桿。僅能繞其軸線作往復擺動的連架桿。僅能繞其軸線作往復擺動的連架桿。曲柄曲柄搖桿搖桿連架桿連架桿l機架機架：固定不動的構件稱為機架。：固定不動的構件稱為機架。l連桿連桿：不直接與機架相連的構件稱為連桿。：不直接與機架相

2、連的構件稱為連桿。一一. .鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構1-1 1-1 平面四桿機構的類型及其應用平面四桿機構的類型及其應用l連架桿連架桿：與機架相連的構件稱為機架。：與機架相連的構件稱為機架。1-1 1-1 平面四桿機構的基本類型平面四桿機構的基本類型 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構 雙曲柄機構雙曲柄機構 雙搖桿機構雙搖桿機構1 1. .曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構特點：曲柄勻速運動，特點：曲柄勻速運動， 搖桿變速往復擺動。搖桿變速往復擺動。飛剪飛剪雷達雷達攪拌機攪拌機曲柄搖桿機構的應用曲柄搖桿機構的應用連桿步進送進機構連桿步進送進機構2 2. .雙曲柄機構雙曲柄機構慣性篩機構慣性篩機構特點：特點：通過作

3、變速運動的通過作變速運動的曲柄曲柄CDCD，使往復運動的滑使往復運動的滑塊獲得較大的加速度。塊獲得較大的加速度。2022-1-14l旋轉式葉片泵旋轉式葉片泵雙曲柄機構雙曲柄機構12341432l轉到右邊時，相鄰兩隔轉到右邊時，相鄰兩隔板間的夾角及容積增大，板間的夾角及容積增大，形成真空，于是從進口吸形成真空，于是從進口吸水；轉動左邊時，相鄰兩水；轉動左邊時，相鄰兩隔板間的夾角及容積變小，隔板間的夾角及容積變小，壓力升高，從出口排水，壓力升高，從出口排水，從而起到泵水的作用。從而起到泵水的作用。（1 1）平行四邊形機構：）平行四邊形機構：特點特點: :主動曲柄與從動主動曲柄與從動曲柄以相同的角速

4、度曲柄以相同的角速度轉動，連桿作平動。轉動，連桿作平動。當曲柄轉到與機架當曲柄轉到與機架拉直拉直重疊重疊這兩位置稱為這兩位置稱為運動不定點位置。運動不定點位置。通過加虛約束部分，避免通過加虛約束部分，避免機構運動的不確定問題。機構運動的不確定問題。A AD DC CB BA AD DC CB Bl平行四邊形機構的應用平行四邊形機構的應用蒸蒸汽汽機機車車驅驅動動裝裝置置攝影升降機構攝影升降機構播種機的機構播種機的機構契貝謝夫四足步行機構契貝謝夫四足步行機構（2 2）反平行四邊形機構）反平行四邊形機構車門開閉機構車門開閉機構汽車前輪轉向機構汽車前輪轉向機構- -等腰雙搖桿機構等腰雙搖桿機構飛機起落

5、架機構飛機起落架機構3.3.雙搖桿機構雙搖桿機構鶴式起重機機構鶴式起重機機構二二. .含一個移動副的四桿機構含一個移動副的四桿機構C CD DB BA A曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構加大加大CDCD構件的長度直至構件的長度直至A AB BC Ce eB BA AC C對心式曲柄滑塊機構對心式曲柄滑塊機構 偏置式曲柄滑塊機構偏置式曲柄滑塊機構 1 1. .曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構 n偏置曲柄滑塊機構（偏置曲柄滑塊機構（e 0)e 0)n 對心曲柄滑塊機構對心曲柄滑塊機構(e = 0)(e = 0)e e車門啟閉機構車門啟閉機構曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構轉動導桿機構轉動導桿機構BA1234C擺動導桿機構

6、擺動導桿機構3A124CB2.2.導桿機構導桿機構l刨床機構刨床機構n 擺動導桿機構擺動導桿機構( (ABBC)ABBC)FABCDEH Hn 轉轉動導桿機構動導桿機構( (ABBC)ABBC)ABCDE3 3.搖塊機構和定塊機構搖塊機構和定塊機構自卸汽車卸料機構自卸汽車卸料機構1324ABCA124CB3移動導桿機構（定塊機構移動導桿機構（定塊機構）A AC CB B1 12 24 43 3A124CB3BCBC桿長增至桿長增至 曲柄滑塊機構（對心）曲柄滑塊機構（對心）B BA AC C34211B432AC1B432AC雙滑塊機構雙滑塊機構 SsinABls 三三. .含兩個移動副的四桿機

7、構含兩個移動副的四桿機構n雙滑塊機構應用雙滑塊機構應用 縫紉機針桿機構縫紉機針桿機構橢圓儀機構橢圓儀機構雙轉塊機構雙轉塊機構1 13 32 24 4A AB B十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器四四. .具有偏心輪的四桿機構具有偏心輪的四桿機構曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構偏心輪機構偏心輪機構B B轉動副擴大轉動副擴大偏心盤偏心盤機構是轉動機構是轉動副擴大的等效形式副擴大的等效形式擴大轉動副擴大轉動副B B的尺寸的尺寸B B 轉動副擴大轉動副擴大包含包含A A 轉動副轉動副偏心盤機構是轉動偏心盤機構是轉動副擴大的等效形式副擴大的等效形式四四. .具有偏心輪的四桿機構具有偏心輪的四桿機構雙偏心輪機構雙偏心輪

8、機構偏心輪機構動畫偏心輪機構動畫 連桿機構是一種應用十分廣泛的機構，人造衛(wèi)星太連桿機構是一種應用十分廣泛的機構，人造衛(wèi)星太陽能板的展開機構，機械手的傳動機構，折疊傘的陽能板的展開機構，機械手的傳動機構，折疊傘的收放機構以及人體假肢等等，都是連桿機構。收放機構以及人體假肢等等，都是連桿機構。n最常見的連桿機構型式最常見的連桿機構型式( (掌握掌握）曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構BA1234C曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構4123ABCD3A124CB導桿機構導桿機構1-21-2 平面四桿機構的基本特性平面四桿機構的基本特性l運動特性運動特性（傳遞和變換運動功能）（傳遞和變換運動功能） 轉動副為整轉副的條件轉

9、動副為整轉副的條件 急回運動特性急回運動特性l傳力特性傳力特性（力的傳遞和變換功能）（力的傳遞和變換功能） 壓力角和傳動角壓力角和傳動角 死點位置死點位置一一. .鉸鏈四桿機構有整轉副的條件鉸鏈四桿機構有整轉副的條件 )(3124llll4123)(llll 4231llll413121llllll1l是四桿中最短的桿是四桿中最短的桿將上式兩兩相加可得：將上式兩兩相加可得：l曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構由由 得得, , DCA 由由 得得, , DCA llll 43211l2l3l4lDAB CBC 3241llll即即l 鉸鏈四桿機構有曲柄的條件鉸鏈四桿機構有曲柄的條件 桿長條件桿長條件：最短

10、桿和最長桿長度之和小于或等最短桿和最長桿長度之和小于或等 于其它兩桿長度之和。于其它兩桿長度之和。若取與若取與最短桿相鄰的桿最短桿相鄰的桿為為連架桿連架桿時：時：曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構。 最短桿是連架桿或機架。最短桿是連架桿或機架。4123A AB BC CD D若取若取最短桿最短桿為為機架機架時：時：雙曲柄機構雙曲柄機構。若取若取最短桿最短桿為為連桿連桿時，時，即最短桿相對的桿為機架：即最短桿相對的桿為機架： 雙搖桿機構。雙搖桿機構。4123A AB BC CD D4123A AB BC CD D不滿足不滿足桿長之和條件桿長之和條件 即：最短桿加最長桿即：最短桿加最長桿大于大于其余兩桿長度

11、之其余兩桿長度之和，則鉸鏈四桿機構無論取哪桿為機架均和，則鉸鏈四桿機構無論取哪桿為機架均無曲柄存在，只能得到雙搖桿機構。無曲柄存在，只能得到雙搖桿機構。123A AB BC CD D41 1）極位夾角）極位夾角B2C2B1C1A211C34BD極位夾角極位夾角2.2.急回運動特性急回運動特性曲柄與連桿曲柄與連桿 時，曲柄所夾的銳角。時，曲柄所夾的銳角。拉直拉直重疊重疊曲柄轉角曲柄轉角01180對應的時間對應的時間111/t搖桿點搖桿點C C的的平均速度平均速度1202180122/tv1v21211/tCCv )2122/ tCCv)2 2) )急回特性急回特性結論：結論：t1t2v2v1B2

12、C2B1C1A211C34BDabcd3 3）行程速比系數(shù)）行程速比系數(shù)k kl 工作行程（正行程）為慢速運動；空回行程工作行程（正行程）為慢速運動；空回行程（反行程）為快速運動，稱為急回運動。（反行程）為快速運動，稱為急回運動。V V2 2VV1 1l衡量搖桿急回作用的程度，用衡量搖桿急回作用的程度，用行程速度變行程速度變化系數(shù)化系數(shù)K K180180212112ttkmm11180kk 角越大，角越大，K K值越大，急回運動的性質也越顯著。值越大，急回運動的性質也越顯著。討論：討論： 1 1）對心曲柄滑塊機構）對心曲柄滑塊機構314AB2Cab1B1B2C1C2HC1B1B2HC2 偏置曲

13、柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構2AB134eCab12222)()(eabebaH0,有急回特性有急回特性。0,無急回特性無急回特性。aH221B2B11ABB2C2B1C1A211C34BDb2 2）曲柄搖桿機構）曲柄搖桿機構3 3）擺動導桿機構）擺動導桿機構特點：特點：有急回特性。有急回特性。曲柄與連桿拉直曲柄與連桿拉直曲柄與連桿重疊曲柄與連桿重疊時，對應曲柄位置線所夾銳角。時，對應曲柄位置線所夾銳角。曲柄與導桿垂直時，即導桿處曲柄與導桿垂直時，即導桿處于兩極限位置時，曲柄對應位于兩極限位置時，曲柄對應位置線所夾銳角置線所夾銳角極位夾角。極位夾角。3.3.壓力角和傳動角壓力角和傳動角n 從動件

14、從動件CDCD受的力受的力F F作用線與該點的絕對作用線與該點的絕對速度速度Vc Vc 所夾銳角，所夾銳角，稱為稱為此位置此位置的的壓力角。壓力角。n連桿與搖桿之間所連桿與搖桿之間所夾的銳角為夾的銳角為傳動角。傳動角。V VC CF F1 1A AB BC CD D12 23 34 4FVC1ABCD1234越小，受力越好越小，受力越好。越大，受力越好越大，受力越好。n機構在運轉過程中，傳動角機構在運轉過程中，傳動角 隨機構的位隨機構的位置不同而變化，為保證置不同而變化，為保證機構的傳力效果，機構的傳力效果， 5040minsinFFt 有效分力有效分力cosFFn垂直于垂直于F Ft t的分

15、力的分力tFnF平面四桿機構的最小傳動角位置平面四桿機構的最小傳動角位置原動件為原動件為ABAB4VcVcABCD1F123F1VCVCDF1CABF21234當當 為銳角時，傳動角為銳角時，傳動角當當 為鈍角時，傳動角為鈍角時，傳動角180 曲柄搖桿機構的最小傳動角曲柄搖桿機構的最小傳動角minmaxminmin)180( ,4ABCD1V VC CF123DAB2 B1C1minC2max當曲柄和當曲柄和機架機架 時，曲柄與連桿所夾銳角。時，曲柄與連桿所夾銳角。拉直拉直重疊重疊V VB3F0B1231ACB4Ad12BC3eV VB3Fn導桿機構導桿機構minmin何時出現(xiàn)？何時出現(xiàn)？對心

16、式擺動導桿機構的傳動角對心式擺動導桿機構的傳動角恒等于恒等于9090，是最佳傳力機構。，是最佳傳力機構。0 0 從動件的傳動角從動件的傳動角 =0 =0( (或或 =90=90) )時機時機構所處的位置。構所處的位置。4.4.死點位置死點位置B2C2V VB踏板踏板腳腳AB1C1DFB 1C234ABDV VBFB機構是否有死點位置與哪一構件為主動件有關。機構是否有死點位置與哪一構件為主動件有關。l 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構，當曲柄為主動件時無死點位置，當曲柄為主動件時無死點位置，但有極限位置，但有極限位置，當當搖桿為主動件搖桿為主動件時有死點位置時有死點位置。D DC CA AB BV VB當當曲柄曲柄（從動件）與（從動件）與連桿連桿兩次共線位置為死點位置。兩次共線位置為死點位置。FBl 曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構，當以，當以滑塊滑塊3 3為主動件為主動件時有時有死點位置死點位置。B1B2C1C2HABCF當當曲柄曲柄（從動件）（從動件）與與連桿連桿兩次共線兩次共線位置為死點位置。位置為死點位置。l 雙搖桿機構雙搖桿機構，在實際