第十二章 平面連桿機構(gòu)課件

1、MACHINE平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu) 12 MACHINEMACHINEMACHINEMACHINE鉸鏈四桿鉸鏈四桿機構(gòu)的基機構(gòu)的基本形式及本形式及曲柄存在曲柄存在條件條件第一節(jié)第二節(jié)鉸鏈四桿鉸鏈四桿機構(gòu)的演機構(gòu)的演化形式化形式第三節(jié)平面四桿平面四桿機構(gòu)的傳機構(gòu)的傳動特性動特性第十二章第十二章 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu) ：各構(gòu)件是用銷軸、滑道等方式連接起來的，各構(gòu)件間的相對運動均在同一平面內(nèi)或互相平行的平面內(nèi)。平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)：四個構(gòu)件通過四個低副連接而成的平面連桿機構(gòu)。鉸鏈四桿機構(gòu)：鉸鏈四桿機構(gòu)：由四個構(gòu)件通過四個轉(zhuǎn)動副連接的平面四桿機構(gòu)，稱為鉸鏈四桿機構(gòu)。

2、12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE平面連桿機構(gòu)的特點：平面連桿機構(gòu)的特點：1是屬于低副機構(gòu)。兩元素為面接觸，因此在傳遞同樣載荷的條件下，兩元素間的壓強較小，可承受較大的載荷較大的載荷。2可進行多種形式的運動變換。3可實現(xiàn)不同形狀的運動軌跡。4運動鏈較長，各構(gòu)件尺寸誤差和運動副中的間歇將使連桿機構(gòu)產(chǎn)生較大的積累誤差積累誤差。12.1 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE應用：應用：平面連桿機構(gòu)廣泛應用于各種機械和儀表中12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲

3、柄存在條件MACHINE手壓泵機構(gòu)手壓泵機構(gòu)12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE汽車自動翻轉(zhuǎn)卸料機構(gòu)汽車自動翻轉(zhuǎn)卸料機構(gòu)12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE二鉸鏈四桿機構(gòu)的組成機架機架連架桿曲柄連架桿曲柄連架桿搖桿連架桿搖桿連桿連桿機架桿機架桿連架桿連架桿：曲柄：相對機架可曲柄：相對機架可360轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的連架桿；動的連架桿；搖桿：相對機架作擺動的搖桿：相對機架作擺動的連架桿；連架桿；連桿連

4、桿：12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE三鉸鏈四桿機構(gòu)的三種基本形式三鉸鏈四桿機構(gòu)的三種基本形式曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE雷達天線機構(gòu)雷達天線機構(gòu)曲柄為主動件曲柄為主動件MACHINE鄂式碎礦機鄂式碎礦機12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件曲柄為主動件曲柄為主動件MACHINE12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲

5、柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件縫紉機踏板機構(gòu)：縫紉機踏板機構(gòu)：搖桿主動搖桿主動12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE2、雙曲柄機構(gòu)（兩曲柄可分別為主動件）、雙曲柄機構(gòu)（兩曲柄可分別為主動件）MACHINE12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件雙曲柄機構(gòu)特點：雙曲柄機構(gòu)特點： 兩連架桿均為曲柄兩連架桿均為曲柄 主動曲柄勻速轉(zhuǎn)動主動曲柄勻速轉(zhuǎn)動 1= C1= C 從動曲柄變速轉(zhuǎn)動從動曲柄變速轉(zhuǎn)動 2= f(t)2= f(t)應用：慣性篩應用：慣性篩12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存

6、在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE平行雙曲柄機構(gòu)平行雙曲柄機構(gòu)特點：兩曲柄等長且平行，特點：兩曲柄等長且平行，1=21=2 當兩曲柄共線時，有可成為反向雙曲柄機構(gòu)當兩曲柄共線時，有可成為反向雙曲柄機構(gòu):12:1212.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE反平行雙曲柄機構(gòu)反平行雙曲柄機構(gòu)MACHINE反平行雙曲柄機構(gòu)反平行雙曲柄機構(gòu)12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE平行雙曲柄機構(gòu)應用：

7、平行雙曲柄機構(gòu)應用：MACHINE12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件反平行四邊形機構(gòu)反平行四邊形機構(gòu)車門車門3、雙搖桿機構(gòu)（兩搖桿均可為主動件）、雙搖桿機構(gòu)（兩搖桿均可為主動件）12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINEMACHINE12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件 特點：兩連架桿都是搖桿特點：兩連架桿都是搖桿 應用：應用：飛機起落架機構(gòu)飛機起落架機構(gòu)12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINEMAC

8、HINE汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINEMACHINE一、鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件1、最短桿長度最長桿長度其余兩桿長度之和；（最短條件）2、連架桿與機架桿中必有一桿為最短桿。（桿長條件）滿足以上二條件，則該連架桿是曲柄，否則是搖桿。12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE 此時不論以任何桿為機架，機構(gòu)均為雙搖桿機構(gòu)。 則機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)； 當最短桿為連架桿時，如果各桿長度不滿足

9、桿長條件， 則機構(gòu)無周轉(zhuǎn)副，例 偏置曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件：最短桿長度偏距連桿的長度；連架桿為最短桿。對心曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件：最短桿長度連桿的長度；連架桿為最短桿。則機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)；當最短桿的相對桿為機架時， 當最短桿為機架時，機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。結(jié)論：如果鉸鏈四桿機構(gòu)各桿長度滿足桿長條件，12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)12.1鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及曲柄存在條件MACHINE 2.1 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) 曲柄滑塊機構(gòu)曲

10、柄滑塊機構(gòu)12.2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式MACHINE 1 1）轉(zhuǎn)化過程）轉(zhuǎn)化過程：曲柄搖桿機構(gòu)：曲柄搖桿機構(gòu) 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)2 2）分類：對心曲柄滑塊機構(gòu)）分類：對心曲柄滑塊機構(gòu) 偏置曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)12.2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式MACHINE12.2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式MACHINE偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)12.2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式在曲柄滑塊機構(gòu)中，當曲柄過短不能制作時，往往用一個旋轉(zhuǎn)中心與幾何在曲柄滑塊機構(gòu)中，當曲柄過短不能制作時，往往用一個旋轉(zhuǎn)中心與幾何中心不重合的偏

11、心輪代替曲柄，如下圖所示的偏心輪機構(gòu)。構(gòu)件中心不重合的偏心輪代替曲柄，如下圖所示的偏心輪機構(gòu)。構(gòu)件1 1為偏心為偏心輪，偏心距輪，偏心距r r（輪的幾何中心（輪的幾何中心B B點至轉(zhuǎn)動中心點至轉(zhuǎn)動中心A A點的距離）相當于曲柄長度。點的距離）相當于曲柄長度。偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)MACHINE2.22.2導桿機構(gòu)（導桿機構(gòu)（通過改變曲柄滑塊機構(gòu)中的機架，取桿通過改變曲柄滑塊機構(gòu)中的機架，取桿1 1為機為機 架架）曲柄擺動導桿機構(gòu)曲柄擺動導桿機構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)12.2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式MACHINE曲曲柄柄轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動導導桿桿機機構(gòu)構(gòu)12.2 鉸鏈四桿機構(gòu)

12、的演化形式鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式MACHINE曲柄擺動導桿機構(gòu)常與其他構(gòu)件組合，用于牛頭曲柄擺動導桿機構(gòu)常與其他構(gòu)件組合，用于牛頭刨床和插床等機械中。刨床和插床等機械中。牛頭刨床的導桿機構(gòu)牛頭刨床的導桿機構(gòu) 12.2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式MACHINE2.3 2.3 曲柄搖塊機構(gòu)（曲柄搖塊機構(gòu)（通過改變曲柄滑塊機構(gòu)的機架，取構(gòu)件通過改變曲柄滑塊機構(gòu)的機架，取構(gòu)件2 2為機架為機架）：）：翻斗車翻斗車12.2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式MACHINE2.4 2.4 定塊機構(gòu)（定塊機構(gòu)（通過改變曲柄滑塊機構(gòu)的機架，取構(gòu)件通過改變曲柄滑塊機構(gòu)的機架，取構(gòu)件3

13、 3為為機架機架）和）和曲柄移動導桿機構(gòu)？曲柄移動導桿機構(gòu)？：12.2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式MACHINE12.2 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式MACHINE 原動件作勻速轉(zhuǎn)動，從動件作往復運動的機構(gòu)，從動件原動件作勻速轉(zhuǎn)動，從動件作往復運動的機構(gòu)，從動件在空回行程中的平均速度大于工作行程的平均速度的特性，在空回行程中的平均速度大于工作行程的平均速度的特性，稱為急回特性。稱為急回特性。12.3 平面四桿機構(gòu)的傳動特性平面四桿機構(gòu)的傳動特性一、急回特性MACHINE 急回特性的程度用空回行程速度急回特性的程度用空回行程速度v v2 2和工作行程速度和工作行

14、程速度v v1 1的比值的比值K K來表示，來表示，K K稱為行程速比系數(shù)，即稱為行程速比系數(shù)，即K= vK= v2 2/ v/ v1 1= t= t1 1/ t/ t2 2= =（180180+）/ /（180180-）上式表明，機構(gòu)急回速度取決于極位夾角上式表明，機構(gòu)急回速度取決于極位夾角的大小。的大小。越大，越大，K K值越大，機構(gòu)的急回程度越明顯，但機構(gòu)值越大，機構(gòu)的急回程度越明顯，但機構(gòu)的傳動平穩(wěn)性下降。的傳動平穩(wěn)性下降。因此在設計時，應根據(jù)工作要求，合理地選擇因此在設計時，應根據(jù)工作要求，合理地選擇K K值，值，通常取通常取K=1.2K=1.22.02.0。12.3 平面四桿機構(gòu)的

15、傳動特性平面四桿機構(gòu)的傳動特性MACHINE四桿機構(gòu)存在急回特性必須具備以下條件：四桿機構(gòu)存在急回特性必須具備以下條件：1 1）曲柄為主動件）曲柄為主動件2 2）從動件有極限位置）從動件有極限位置3 3）曲柄存在極位夾角）曲柄存在極位夾角（即搖桿在兩個極限位即搖桿在兩個極限位置時，曲柄兩位置之間置時，曲柄兩位置之間所夾的銳角所夾的銳角）12.3 平面四桿機構(gòu)的傳動特性平面四桿機構(gòu)的傳動特性MACHINE 在曲柄搖桿機構(gòu)中，作用在從動件上的驅(qū)動力在曲柄搖桿機構(gòu)中，作用在從動件上的驅(qū)動力F F與其與其受力點速度受力點速度v vC C方向線之間所夾的銳角方向線之間所夾的銳角稱為壓力角。（不稱為壓力角

16、。（不計摩擦力、慣性力和重力）壓力角的余角計摩擦力、慣性力和重力）壓力角的余角稱為傳動角。稱為傳動角。壓力角和傳動角在機構(gòu)運動過程中是變化的。壓力角和傳動角在機構(gòu)運動過程中是變化的。12.3 平面四桿機構(gòu)的傳動特性平面四桿機構(gòu)的傳動特性二、傳力特性（壓力角與傳動角）MACHINE1 1、壓力角、壓力角構(gòu)件構(gòu)件受力方向受力方向與力作用點的與力作用點的速度方向速度方向之間所夾的之間所夾的銳角銳角2 2、傳動角、傳動角 90 9012.3 平面四桿機構(gòu)的傳動特性平面四桿機構(gòu)的傳動特性MACHINE小，傳力性能好小，傳力性能好1)1)壓力角壓力角 ( (是對從動件而言）是對從動件而言）力的作用方向與該

17、點速度方向的夾角力的作用方向與該點速度方向的夾角 =(t) =(t) FcCFcC點受力點受力 有效分量：有效分量：Ft=Fccos Ft=Fccos 越小，有效力越小，有效力FtFt越大，有害力越小，機構(gòu)越省力，越大，有害力越小，機構(gòu)越省力，效率越高，可見效率越高，可見是判定機構(gòu)動力性能的一個指標。是判定機構(gòu)動力性能的一個指標。C CA AB BD DB BC CBFC CF FD DC Ct tF Fn nF Fc cv v）C CF F12.3 平面四桿機構(gòu)的傳動特性平面四桿機構(gòu)的傳動特性MACHINE2)2)傳動角傳動角連桿與搖桿所夾的銳角，連桿與搖桿所夾的銳角，=(t) =(t) =

18、90=90-通常情況通常情況的許用值：的許用值：min40min40傳遞較大動力時傳遞較大動力時的許用值：的許用值：min50min50大，傳力性能好大，傳力性能好12.3 平面四桿機構(gòu)的傳動特性平面四桿機構(gòu)的傳動特性MACHINE最小傳動角的確定：最小傳動角的確定： 對于曲柄搖對于曲柄搖桿機構(gòu)，桿機構(gòu)， min出現(xiàn)在主動件曲出現(xiàn)在主動件曲柄與機架共線的兩位置之一柄與機架共線的兩位置之一導桿機構(gòu)，導桿機構(gòu)，如圖如圖4.35所示所示,由于在任何位由于在任何位置時主動曲柄通過滑塊傳給從動桿的力置時主動曲柄通過滑塊傳給從動桿的力的方向，與從動桿上受力點的速度方向的方向，與從動桿上受力點的速度方向始終一致，所以始終一致，所以傳動角總等于傳動角總等于90。 12.3 平面四桿機構(gòu)的傳動特性平面四桿機構(gòu)的傳動特性MACHINE三、死點位置 在曲柄搖機構(gòu)中，若在曲柄搖