平面連桿機(jī)構(gòu)的類型和工作特性

1、2022-7-4第第1 1章章 平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)l 1-1 1-1 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用l 1-2 1-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性l 1-3 1-3 平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)l 1-4 1-4 空間連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)連架桿連架桿機(jī)架機(jī)架連架桿連架桿連桿連桿能繞其軸線轉(zhuǎn)能繞其軸線轉(zhuǎn)360360的連架桿。的連架桿。僅能繞其軸線作往復(fù)擺動(dòng)的連架桿。僅能繞其軸線作往復(fù)擺動(dòng)的連架桿。曲柄曲柄搖桿搖桿連架桿連架桿l機(jī)架機(jī)架：固定不動(dòng)的構(gòu)件稱為機(jī)架。：固定不動(dòng)的構(gòu)件稱為機(jī)架。l連桿連桿：不直接與機(jī)架相連的構(gòu)件稱為連桿。：不直接與機(jī)架相連

2、的構(gòu)件稱為連桿。一一. .鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1-1 1-1 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用l連架桿連架桿：與機(jī)架相連的構(gòu)件稱為機(jī)架。：與機(jī)架相連的構(gòu)件稱為機(jī)架。1-1 1-1 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型 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)1 1. .曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：曲柄勻速運(yùn)動(dòng)，特點(diǎn)：曲柄勻速運(yùn)動(dòng)， 搖桿變速往復(fù)擺動(dòng)。搖桿變速往復(fù)擺動(dòng)。飛剪飛剪雷達(dá)雷達(dá)攪拌機(jī)攪拌機(jī)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用連桿步進(jìn)送進(jìn)機(jī)構(gòu)連桿步進(jìn)送進(jìn)機(jī)構(gòu)2 2. .雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)：通過作變

3、速運(yùn)動(dòng)的通過作變速運(yùn)動(dòng)的曲柄曲柄CDCD，使往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑使往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑塊獲得較大的加速度。塊獲得較大的加速度。2022-7-4l旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)12341432l轉(zhuǎn)到右邊時(shí)，相鄰兩隔轉(zhuǎn)到右邊時(shí)，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(jìn)口吸形成真空，于是從進(jìn)口吸水；轉(zhuǎn)動(dòng)左邊時(shí)，相鄰兩水；轉(zhuǎn)動(dòng)左邊時(shí)，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(jī)構(gòu)：）平行四邊形機(jī)構(gòu)：特點(diǎn)特點(diǎn): :主動(dòng)曲柄與從動(dòng)主動(dòng)曲柄與從動(dòng)曲柄以相同的角速度曲

4、柄以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿作平動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿作平動(dòng)。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到與機(jī)架當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到與機(jī)架拉直拉直重疊重疊這兩位置稱為這兩位置稱為運(yùn)動(dòng)不定點(diǎn)位置。運(yùn)動(dòng)不定點(diǎn)位置。通過加虛約束部分，避免通過加虛約束部分，避免機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的不確定問題。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的不確定問題。A AD DC CB BA AD DC CB Bl平行四邊形機(jī)構(gòu)的應(yīng)用平行四邊形機(jī)構(gòu)的應(yīng)用蒸蒸汽汽機(jī)機(jī)車車驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)裝裝置置攝影升降機(jī)構(gòu)攝影升降機(jī)構(gòu)播種機(jī)的機(jī)構(gòu)播種機(jī)的機(jī)構(gòu)契貝謝夫四足步行機(jī)構(gòu)契貝謝夫四足步行機(jī)構(gòu)（2 2）反平行四邊形機(jī)構(gòu)）反平行四邊形機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)- -等腰雙搖桿機(jī)構(gòu)等腰雙搖桿機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架機(jī)

5、構(gòu)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)3.3.雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)鶴式起重機(jī)機(jī)構(gòu)鶴式起重機(jī)機(jī)構(gòu)二二. .含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)C CD DB BA A曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)加大加大CDCD構(gòu)件的長(zhǎng)度直至構(gòu)件的長(zhǎng)度直至A AB BC Ce eB BA AC C對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 1 1. .曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) n偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（e 0)e 0)n 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(e = 0)(e = 0)e e車門啟閉機(jī)構(gòu)車門啟閉機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(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)BA1234C擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)

6、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)3A124CB2.2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)l刨床機(jī)構(gòu)刨床機(jī)構(gòu)n 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)( (ABBC)ABBC)FABCDEH Hn 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)( (ABBC)ABBC)ABCDE3 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)自卸汽車卸料機(jī)構(gòu)自卸汽車卸料機(jī)構(gòu)1324ABCA124CB3移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（定塊機(jī)構(gòu)移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（定塊機(jī)構(gòu)）A AC CB B1 12 24 43 3A124CB3BCBC桿長(zhǎng)增至桿長(zhǎng)增至 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（對(duì)心）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（對(duì)心）B BA AC C34211B432AC1B432AC雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu) SsinABls 三三. .含兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)含

7、兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)n雙滑塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用雙滑塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用 縫紉機(jī)針桿機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)針桿機(jī)構(gòu)橢圓儀機(jī)構(gòu)橢圓儀機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)具有偏心輪的四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)B B轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大偏心盤機(jī)構(gòu)是轉(zhuǎn)動(dòng)偏心盤機(jī)構(gòu)是轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大的等效形式副擴(kuò)大的等效形式擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副B B的尺寸的尺寸B B 轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大包含包含A A 轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副偏心盤機(jī)構(gòu)是轉(zhuǎn)動(dòng)偏心盤機(jī)構(gòu)是轉(zhuǎn)動(dòng)副擴(kuò)大的等效形式副擴(kuò)大的等效形式四四. .具有偏心輪的四桿機(jī)構(gòu)具有偏心輪的四桿機(jī)構(gòu)雙偏心輪機(jī)構(gòu)雙偏心輪機(jī)構(gòu)

8、偏心輪機(jī)構(gòu)動(dòng)畫偏心輪機(jī)構(gòu)動(dòng)畫 連桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)構(gòu)，人造衛(wèi)星太連桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)構(gòu)，人造衛(wèi)星太陽能板的展開機(jī)構(gòu)，機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，折疊傘的陽能板的展開機(jī)構(gòu)，機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，折疊傘的收放機(jī)構(gòu)以及人體假肢等等，都是連桿機(jī)構(gòu)。收放機(jī)構(gòu)以及人體假肢等等，都是連桿機(jī)構(gòu)。n最常見的連桿機(jī)構(gòu)型式最常見的連桿機(jī)構(gòu)型式( (掌握掌握）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)BA1234C曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)4123ABCD3A124CB導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-21-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性l運(yùn)動(dòng)特性運(yùn)動(dòng)特性（傳遞和變換運(yùn)動(dòng)功能）（傳遞和變換運(yùn)動(dòng)功能） 轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副的條件轉(zhuǎn)動(dòng)副

9、為整轉(zhuǎn)副的條件 急回運(yùn)動(dòng)特性急回運(yùn)動(dòng)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(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角 死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置一一. .鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)由由 得得, , DCA 由由 得得, , DCA llll 43211l2l3l4lDAB CBC 3241llll即即l 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件 桿長(zhǎng)條件桿長(zhǎng)條件：最短桿和

10、最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等最短桿和最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等 于其它兩桿長(zhǎng)度之和。于其它兩桿長(zhǎng)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(shí)：時(shí)：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 最短桿是連架桿或機(jī)架。最短桿是連架桿或機(jī)架。4123A AB BC CD D若取若取最短桿最短桿為為機(jī)架機(jī)架時(shí)：時(shí)：雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)。若取若取最短桿最短桿為為連桿連桿時(shí)，時(shí)，即最短桿相對(duì)的桿為機(jī)架：即最短桿相對(duì)的桿為機(jī)架： 雙搖桿機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)。4123A AB BC CD D4123A AB BC CD D不滿足不滿足桿長(zhǎng)之和條件桿長(zhǎng)之和條件 即：最短桿加最長(zhǎng)桿即：最短桿加最長(zhǎng)桿大于大于其余兩桿長(zhǎng)度之其

11、余兩桿長(zhǎng)度之和，則鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)無論取哪桿為機(jī)架均和，則鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)無論取哪桿為機(jī)架均無曲柄存在，只能得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。無曲柄存在，只能得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。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(yùn)動(dòng)特性急回運(yùn)動(dòng)特性曲柄與連桿曲柄與連桿 時(shí)，曲柄所夾的銳角。時(shí)，曲柄所夾的銳角。拉直拉直重疊重疊曲柄轉(zhuǎn)角曲柄轉(zhuǎn)角01180對(duì)應(yīng)的時(shí)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間111/t搖桿點(diǎn)搖桿點(diǎn)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(jié)論：結(jié)論：t1t2v2v1B2C2B

12、1C1A211C34BDabcd3 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(yùn)動(dòng)；空回行程工作行程（正行程）為慢速運(yùn)動(dòng)；空回行程（反行程）為快速運(yùn)動(dòng)，稱為急回運(yùn)動(dòng)。（反行程）為快速運(yùn)動(dòng)，稱為急回運(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)的性質(zhì)也越顯著。值越大，急回運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)也越顯著。討論：討論： 1 1）對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314AB2Cab1B1B2C1C2HC1B1B2HC2 偏置曲柄滑塊

13、機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3 3）擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)：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(shí)，對(duì)應(yīng)曲柄位置線所夾銳角。時(shí)，對(duì)應(yīng)曲柄位置線所夾銳角。曲柄與導(dǎo)桿垂直時(shí)，即導(dǎo)桿處曲柄與導(dǎo)桿垂直時(shí)，即導(dǎo)桿處于兩極限位置時(shí)，曲柄對(duì)應(yīng)位于兩極限位置時(shí)，曲柄對(duì)應(yīng)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(dòng)角壓力角和傳動(dòng)角n 從動(dòng)件從動(dòng)件

14、CDCD受的力受的力F F作用線與該點(diǎn)的絕對(duì)作用線與該點(diǎn)的絕對(duì)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(dòng)角。傳動(dòng)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(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，傳動(dòng)角機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，傳動(dòng)角 隨機(jī)構(gòu)的位隨機(jī)構(gòu)的位置不同而變化，為保證置不同而變化，為保證機(jī)構(gòu)的傳力效果，機(jī)構(gòu)的傳力效果， 5040minsinFFt 有效分力有效分力cosFFn垂直于垂直于F Ft t的分力的分

15、力tFnF平面四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角位置平面四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角位置原動(dòng)件為原動(dòng)件為ABAB4VcVcABCD1F123F1VCVCDF1CABF21234當(dāng)當(dāng) 為銳角時(shí)，傳動(dòng)角為銳角時(shí)，傳動(dòng)角當(dāng)當(dāng) 為鈍角時(shí)，傳動(dòng)角為鈍角時(shí)，傳動(dòng)角180 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角minmaxminmin)180( ,4ABCD1V VC CF123DAB2 B1C1minC2max當(dāng)曲柄和當(dāng)曲柄和機(jī)架機(jī)架 時(shí)，曲柄與連桿所夾銳角。時(shí)，曲柄與連桿所夾銳角。拉直拉直重疊重疊V VB3F0B1231ACB4Ad12BC3eV VB3Fn導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)minmin何時(shí)出現(xiàn)？何時(shí)出現(xiàn)？對(duì)心式擺動(dòng)

16、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角對(duì)心式擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角恒等于恒等于9090，是最佳傳力機(jī)構(gòu)。，是最佳傳力機(jī)構(gòu)。0 0 從動(dòng)件的傳動(dòng)角從動(dòng)件的傳動(dòng)角 =0 =0( (或或 =90=90) )時(shí)機(jī)時(shí)機(jī)構(gòu)所處的位置。構(gòu)所處的位置。4.4.死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置B2C2V VB踏板踏板腳腳AB1C1DFB 1C234ABDV VBFB機(jī)構(gòu)是否有死點(diǎn)位置與哪一構(gòu)件為主動(dòng)件有關(guān)。機(jī)構(gòu)是否有死點(diǎn)位置與哪一構(gòu)件為主動(dòng)件有關(guān)。l 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)無死點(diǎn)位置，當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)無死點(diǎn)位置，但有極限位置，但有極限位置，當(dāng)當(dāng)搖桿為主動(dòng)件搖桿為主動(dòng)件時(shí)有死點(diǎn)位置時(shí)有死點(diǎn)位置。D DC CA AB BV VB當(dāng)當(dāng)曲柄曲柄（從動(dòng)件）與（從動(dòng)件）與連桿連桿兩次共線位置為死點(diǎn)位置。兩次共線位置為死點(diǎn)位置。FBl 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)以，當(dāng)以滑塊滑塊3 3為主動(dòng)件為主動(dòng)件時(shí)有時(shí)有死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置。B1B2C1C2HABCF當(dāng)當(dāng)曲柄曲柄（從動(dòng)件）（從動(dòng)件）與與連桿連桿兩次共線兩次共線位置為死點(diǎn)位置。位置為死點(diǎn)位置。l 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)，在實(shí)際