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第二章鉸鏈四桿機構§2-1鉸鏈四桿機構的組成和分類什么叫鉸鏈?一物體A套在另一物體B的一部分C上,物體A的運動受到C的限制,但A可以繞C在平面或空間內(C為球形)轉動,物體A與B就構成鉸鏈.生活中的鉸鏈鉸鏈四桿機構在生活、生產中廣泛用于動力的傳遞或改變運動的形式,例如公共汽車門的開啟,汽車前窗刮雨器等都是利用鉸鏈四桿機構來完成工作任務的。刮雨器汽車車門啟閉系統(tǒng)公共汽車車門啟閉機構公共汽車車門啟閉機構

鏟土機為了保證鏟斗平行移動,防止泥土流出,采用了平面連桿機構。認識一下吧認識一下吧本章要解決的問題鉸鏈四桿機構是如何改變或傳遞運動的?桿與桿之間是怎么連接的?它的工作特性是什么?一、鉸鏈四桿機構的組成鉸鏈四桿機構:

全部用轉動副相連的平面四桿機構。它是平面四桿機構的基本型式之一,其它型式的四桿機構可看作是在它的基礎上通過演化而成的。1432O1ABO2機架連桿連架桿與機架用轉動副相連接的構件不直接與機架連接的構件機構的固定構件1432搖桿:只能繞機架作小180°的某一角度擺動的連架桿連架桿可分為曲柄:能繞機架作整周轉動的連架桿

二、鉸鏈四桿機構的基本類型根據(jù)兩個連架桿能否成為曲柄,鉸鏈四桿機構可分為三種基本形式:曲柄搖桿機構、雙曲柄機構和雙搖桿機構。1.曲柄搖桿機構特點:一為搖桿

一為曲柄連架桿

將曲柄的整周回轉轉變?yōu)閾u桿的往復擺動。取不同的構件為機架時,可得三種不同性質的鉸鏈四桿機構取最短桿的鄰桿為機架---曲柄搖桿機構取最短桿的對桿為機架---雙搖桿機構取最短桿為機架---雙曲柄機構攪拌機、汽車前窗刮雨器等。應用:以搖桿為主動件,曲柄為從動件。運動形式:把搖桿的往復擺動轉化為曲柄的整周回轉運動雷達機構顎式破碎機剪刀機主動曲柄勻速轉,從動曲柄變速轉。

2.雙曲柄機構特點:一為曲柄

一為曲柄連架桿

1.一般雙曲柄機構(不等長雙曲柄機構)特點:兩曲柄不相等,主動曲柄等速轉動,從動曲柄變速轉動。應用:慣性篩

2.平行雙曲柄機構:特點:兩曲柄相等、同向,角速度相等。應用:火車車輪聯(lián)動裝置

3.反向雙曲柄機構:特點:兩曲柄相等、反向,角速度不相等。應用:車門啟閉機構。雙曲柄機構的應用實例:主動曲柄AB勻速轉動,從動曲柄CD做變速轉動并通過附加連桿CE帶動篩子作變速往復直線運動,以使被篩物料獲得較好的篩分效果。慣性篩、挖掘機(平行四邊形機構)、車門啟閉機構(反平行四邊形機構)等?;疖囼寗虞嗊B動機構連桿與機架的長度相等且兩曲柄長度相等,曲柄轉向相同的雙曲柄機構機車車輪聯(lián)動裝置平行雙曲柄機構傳動特點:主動曲柄和從動曲柄均以相同角速度轉動。天平利用平行雙曲柄機構雙曲柄的旋轉方向和角度均相同的特性,保證兩天平盤始終保持水平狀態(tài)。挖掘機汽車門啟閉機構四桿機構成反向雙曲柄機構。雙曲柄的轉向相反,角速度也不相同。牽動主動曲柄AB的延伸端E,能使兩扇車門同時開啟或關閉。雙曲柄插床兩個連架桿均為搖桿。雙搖桿機構特點:車輪轉向機構:四桿件構成等腰梯形,按箭頭方向牽動搖桿AB的延伸端E,可使兩搖桿AB,CD同向擺動并帶動兩輪同時轉向。飛機起落架飛機起落架汽車自卸翻斗裝置判斷下圖鉸鏈四桿機構類型小結1、鉸鏈四桿機構的組成機架連桿連架桿曲柄搖桿2、鉸鏈四桿機構的分類(按連架桿運動形式不同分)曲柄搖桿機構仰俯式雷達搜索機構攪拌機雙曲柄機構不等長雙曲柄機構平行雙曲柄機構反向雙曲柄機構慣性篩火車輪汽車車門啟閉系統(tǒng)雙搖桿機構起重機飛機起落架課堂練習1、鉸鏈四桿機構分為————————、—————————————————三種基本類型,是根據(jù)————————來劃分的。2、家用縫紉機踏板機構是———————機構,它是以————為主動件的。3、下列屬于雙曲柄機構的是()A攪拌機B自動翻斗裝置C港口起重機D汽車車門啟閉機構曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構兩連架桿曲柄搖桿踏板D的運動形式不同——————————作業(yè)畫出剪板機的機構簡圖曲柄搖桿機構具有一個曲柄和一個搖桿的鉸鏈四桿機構雙曲柄機構具有兩個曲柄的鉸鏈四桿機構雙搖桿機構具有兩個搖桿的鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構的三種基本形式四桿機構中,要有曲柄存在,必須同時滿足下列兩個條件:1.連架桿與機架中必有一個是最短桿;2.最長桿和最短桿的長度之和小于等于其他兩桿長度之和想一想:四桿機構中,曲柄存在的條件是什么?本節(jié)重點之一曲柄存在的條件最短桿AB為機架,此時為:1.當a+d≤c+b時:a為最短桿;d為最長桿與最短桿相對的桿CD為機架,此時為:與最短桿相鄰的桿AD為機架,此時為:曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構鉸鏈四桿機構三種基本形式的判別方法本節(jié)重點之二

無論哪根桿為機架都為:雙搖桿機構2.當a+d>c+b時:a為最短桿;d為最長桿本節(jié)重點之二只形成雙搖桿機構最短桿鄰桿為機架,曲柄搖桿機構

最短桿為機架,雙曲柄機構最短桿對桿為機架,雙搖桿機構Lmin+Lmax>L1+L2判別方法歸納滿足桿長之和條件:①最短桿為機架-----雙曲柄機構;②最短桿的相鄰桿為機架----曲柄搖桿機構;③最短桿的相對桿為機架-----雙搖桿機構.不滿足桿長之和條件:無論以哪個桿作機架,均為雙搖桿機構鉸鏈四桿機構類型的判別1510152515152525雙搖桿機構雙曲柄機構不滿足桿長之和條件滿足桿長之和條件例題:如下圖所示,判斷鉸鏈四桿機構屬于哪種基本形式?由已知可得:230mm+130mm<200mm+180mm即AD+AB<BC+CD滿足Lmax+Lmin≤L1+L2而且以最短桿相鄰的桿為機架,因此,該機構屬于曲柄搖桿機構ADmax=230mm,ABmin=130mm,ADBC230130200180練習1:判斷各鉸鏈四桿機構的基本形式9011070401007012045507010060501007090ABCDA:雙曲柄機構B:曲柄搖桿機構C:雙搖桿機構D:雙搖桿機構AB或CD以BC為機架,得到以AD為機架,得到雙曲柄機構雙搖桿機構得到曲柄搖桿機構,作為機架的桿是:ADCB練習2450400300200已知:AB=450mm,BC=400mm,CD=300mm,AD=200mm。問以哪個桿作為機架,可以得到曲柄搖桿機構?如果以桿BC作為機架,會得到什么機構?如果以桿AD作為機架,會得到什么機構?例題3:

如圖鉸鏈四桿機構中AB=45mm,BC=100mm,CD=70mm,AD=120mm。1)若以AD為機架,該機構為————————機構;4510012070ABCD2)若以AB為機架,該機構為————————機構;3)若以BC為機架,該機構為————————機構;4)若以CD為機架,該機構為————————機構;曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構雙搖桿機構雙曲柄機構1、鉸鏈四桿機構的基本形式曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構2、曲柄存在的條件及鉸鏈四桿機構三種基本形式的判別方法是Lmin+Lmax>L1+L2是總結選擇題:1、以下關于曲柄搖桿機構的敘述正確的是()。A、只能以曲柄為主動件B、搖桿不可以作主動件C、主動件既可能作整周旋轉運動也可以作往復擺動D、以上都不對2、桿長不等的鉸鏈四桿機構,若以最短桿為機架,則是()機構?A、曲柄搖桿機構B、雙曲柄機構C、雙搖桿機構D、雙曲柄機構或雙搖桿機構3.在鉸鏈四桿機構中,()有無存在是機構基本形式的根本區(qū)別A機架B連桿C曲柄4、若將曲柄搖桿機構中最短桿的對面桿改為機架,則得到()A雙曲柄機構B雙搖桿機構C曲柄搖桿機構鞏固練習CDCB§2-1曲柄搖桿機構的基本性質急回特性

如圖所示為一曲柄搖桿機構其曲柄AB在轉動一周的過程中,有兩次與連桿BC共線。在這兩個位置,鉸鏈中心A與C之間的距離AC1和AC2分別為最短和最長,因而搖桿CD的位置C1D和C2D分別為兩個極限位置。搖桿在兩極限位置間的夾角稱為搖桿的擺角。急回特性

工作行程:DC2到DC1的過程。

空回行程:DC1到DC2的過程。工作行程和空回行程搖桿的擺角相同。曲柄AB的轉角

1=180+,2=180-

設從動件搖桿CD工作行程所需時間為t1

,C點的平均速度為v1,曲柄從B2轉至B1的轉角為1,則v1=C2C1/t1。又設從動件搖桿CD空回行程所需時間為t2

,C點的平均速度為v2,曲柄從B1轉至B2的轉角為2,則v2=C1C2/t2。因為曲柄AB是以等角速度旋轉,所以,t=φ/ω,故t1>t2,v2>v1,表明搖桿具有急回運動的特性,牛頭刨床、往復式運輸機等機械利用這種急回特性來縮短非生產時間,提高生產率。急回運動特性可用行程速比系數(shù)K

表示,即將上式整理后,可得極位夾角的計算公式:

由以上分析可知:極位夾角越大,K值越大,急回運動的性質越顯著,但機構運動的平穩(wěn)性也越差。因此應根據(jù)工作要求,恰當?shù)剡x擇K值,在一般機械中1<K<2。式中,為搖桿處于兩極限位置時,對應的曲柄所夾的銳角,稱為極位夾角。死點位置

曲柄搖桿機構中,如以搖桿為原動件,曲柄為從動件,則當搖桿擺到極限位置C1D和C2D時,連桿與曲柄共線,則這時連桿加給曲柄的力將通過鉸鏈中心A,,此時驅動力的有效力為0。此力對A點不產生力矩,因此不能使曲柄轉動。機構的這種位置稱為死點位置。死點位置會使機構的從動件出現(xiàn)卡死或運動不確定的現(xiàn)象。這種缺陷可利用回轉機構的慣性或添加輔助機構來克服。如家用縫紉機的腳踏機構,就是利用皮帶輪的慣性作用使機構能通過死點位置。

雙曲柄機構運動不確定性如何去克服機構的止點位置?通常利用從動件本身或飛輪的運動慣性來通過止點位置。(如縫紉機踏板機構)

但在工程實踐中,有時也常常利用機構的死點位置來實現(xiàn)一定的工作要求,如圖所示的工件夾緊裝置,當工件5需要被夾緊時,就是利用連桿BC與搖桿CD形成的死點位置,這時工件經(jīng)桿1、桿2傳給桿3的力,通過桿3的傳動中心D。此力不能驅使桿3轉動。故當撤去主動外力P后,在工作反力N的作用下,機構不會反轉,工件依然被可靠地夾緊。

利用死點夾緊工件的夾具§2-1曲柄滑塊機構汽車發(fā)動機中的曲柄連桿機構,它是一個典型的曲柄滑塊機構?;钊ɑ瑝K)為主動件,活塞的往復直線運動通過連桿轉換成(曲柄)的連續(xù)回轉運動,從而將動力輸出。曲柄滑塊機構是又曲柄搖桿機構演化而來的。1.曲柄滑塊機構的演化過程曲柄滑塊機構是曲柄搖桿機構的一種演化形式,當搖桿的長度趨向于無窮大,連桿的長度又有限時,則C點就不會再沿圓弧往復運動,而是沿直線往復移動,也就是說,搖桿變成了沿導軌往復運動的滑塊,成為下圖所示的曲柄滑塊機構。曲柄滑塊機構中,若曲柄為主動件,并作連續(xù)整周旋轉時,通過連桿可以帶動滑塊作往復直線運動;反之,若滑塊為主動件,則當滑塊往復直線運動時,也可以通過連桿帶動曲柄作整周連續(xù)旋轉。但若滑塊為主動件,當滑塊運動到使連桿與曲柄共線的“死點”位置時,則需要考慮通過“死點”的相應措施曲柄滑塊機構在上圖中,滑塊移動的距離為曲柄長度的兩倍,即:H=2r。如果需要滑塊行程H很短,則曲柄長度相應地也要很短,此時,常使用偏心輪的偏心距e來代替曲柄的長度。這種機構就稱為偏心輪機構。滑塊的行程是偏心距的兩倍。即H=2e。飛輪該機構為一對心曲柄滑塊機構的應用形式,滑塊為主動件,由于飛輪的慣性,使機構沖過了兩個死點位置。曲柄滑塊機構應用壓力機曲柄滑塊機構應用壓力機將曲柄的旋轉運動轉換為滑塊的往復直線移動,成為壓力機的工作機構。將滑塊(活塞)往復的直線移動轉換為曲柄(曲軸)的旋轉運動。曲柄滑塊送料裝置曲柄每轉一周,滑塊就從料槽中推出一個工件。導桿機構abcda曲柄滑塊機構b導桿機構c擺動滑塊機構d固定滑塊機構擺動導桿機構-牛頭刨床滑枕帶著刨刀,作直線住復運動的刨床,因滑枕前端的刀架形似牛頭而得名。牛頭刨床主要用于單件小批生產中刨削中小型工件上的平面、成形面和溝槽。這是一個六桿機構,曲柄整周勻速轉動,帶動刨刀往復移動,該機構利用擺動導桿機構的急回特性使刨刀快速退回,以提高工作效率。轉動導桿機構插床插床與刨床一樣,也是使用單刃刀具(插刀)來切削工件,但刨床是臥式布局,插床是立式布局。插床的生產率和精度都較低,多用于單件或小批量生產中加工內孔鍵槽或花鍵孔,也可以加工平面、方孔或多邊形孔等,在批量生產中常被銑床或拉床代替。但在加工不通孔或有障礙臺肩的內孔鍵槽時,就只有利用插床了。插床導桿機構利用擺動導桿機構的急回特性使插刀快速退回,以提高工作效率。插齒機該機構由兩個四桿機構組成,粉紅色的桿、紅色桿、綠色桿、機架組成曲柄搖桿機構,綠色桿、橙色桿、黃色桿、機架組成搖桿滑塊機構,當粉紅色的曲柄勻速回轉時,綠色桿作變速擺動,通過橙色的連桿使黃色的滑塊向下切削時作近似勻速運動,往上則因曲柄搖桿機構的急回運動性質使插齒刀快速退回。搖塊機構該機構是通過將曲柄滑塊機構中的連桿固定而演化得出,它可把主動件的勻速回轉運動轉化為導桿相對于滑塊的往復移動并隨滑塊擺動的形式。擺動滑塊機構(搖塊機構)擺動滑塊機構(搖塊機構)的應用定塊機構該機構是通過將曲柄滑塊機構中的滑塊固定而演化得出,它可把主動件的回轉或擺動轉化為導桿相對于滑塊的往復移動。定塊機構的應用曲柄滑塊轉變?yōu)殡p滑塊雙滑塊機構該機構由曲柄滑塊機構和搖桿滑塊機構組成,曲柄繞A點勻速整周旋轉,帶動兩滑塊往復移動。正弦機構該機構是具有2個移動副的四桿機構,因從動件的位移與原動曲柄的轉角的正弦成正比而得名,常用于縫紉機下針機構和其他計算裝置中。橢圓規(guī)動桿聯(lián)接兩回轉副,固定導桿聯(lián)接兩移動副,導桿呈十字形,動桿上各點軌跡為長短徑不同的橢圓。設計:潘存云設計:潘存云設計:

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