Chapter2-平面連桿機構

第2章平面連桿機構1平面四桿機構的基本類型2平面四桿機構的基本特性3平面四桿機構的設計本章內容

平面機構+低副聯(lián)接(轉動、移動副)

最常用→平面四桿機構（四個構件→四根桿)§2-1平面四桿機構的基本類型平面連桿機構－→鉸鏈四桿機構（全由轉動副相聯(lián)）基本類型平面連桿機構的優(yōu)點

承受能力高、耐磨損結構簡單、加工方便、制造精度高可滿足多種運動規(guī)律、運動軌跡的要求不易精確實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律，且設計較為復雜。

當構件數(shù)和運動副數(shù)較多時，效率較低。平面連桿機構的缺點動畫四足機器人一、鉸鏈四桿機構定義：全部用轉動副相連的平面四桿機構。組成:機架連架桿連桿分類:整轉副擺動副機架曲柄搖桿三種基本型式：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構§2-1平面四桿機構的基本類型1.曲柄搖桿機構在兩連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿。

應用舉例：一般曲柄主動，將連續(xù)轉動轉換為搖桿的擺動，也可搖桿主動，曲柄從動。

運動特點：顎式破碎機機構、牛頭刨床橫向進給機構、攪面機、衛(wèi)星接收裝置、縫紉機腳踏板機構、自行車、走步機、送料機構，等等。

定義：§2-1平面四桿機構的基本類型雷達調整機構曲柄搖桿曲柄搖桿插刀往復機構曲柄搖桿機構應用實例§2-1平面四桿機構的基本類型2.雙曲柄機構：

應用舉例：慣性篩、插床機構、機車驅動輪聯(lián)動機構、車門開閉機構

定義：從動曲柄變速回轉

運動特點：兩連桿架均為曲柄的四桿機構?！?-1平面四桿機構的基本類型§2-1平面四桿機構的基本類型機車驅動輪聯(lián)動機構：平行四邊形機構(也稱平行雙曲柄機構)。

兩個特性

：①兩曲柄同速同向轉動；②連桿作平動。

§2-1平面四桿機構的基本類型3.雙搖桿機構：兩連桿架均為搖桿的四桿機構港口起重機、飛機起落架、車輛的前輪轉向機構應用舉例：§2-1平面四桿機構的基本類型爐門開啟機構飛機起落架§2-1平面四桿機構的基本類型動畫基本類型的應用鉸鏈四桿機構的演化演化常用的方式①改變運動副類型；②選不同構件作機架；③改變相對桿長?！?-1平面四桿機構的基本類型二、含一個移動副的四桿機構①

曲柄滑塊機構變搖桿為滑塊搖桿尺寸為無窮大曲線導軌曲柄滑塊機構偏心曲柄滑塊機構曲柄搖桿機構對心曲柄滑塊機構e=0§2-1平面四桿機構的基本類型§2-1平面四桿機構的基本類型②

導桿機構

改變曲柄滑塊機構中的固定構件（曲柄）轉動導桿機構§2-1平面四桿機構的基本類型曲柄滑塊機構（曲柄）擺動導桿機構桿1為機架最短桿為機架滑塊沿桿4滑動并一起轉動滑塊沿桿4滑動并一起擺動③搖塊機構改變曲柄滑塊機構中的固定構件1234卡車車廂舉升機構搖塊機構§2-1平面四桿機構的基本類型桿2為機架與滑塊組成轉動副的構件為機架滑塊擺動，桿4沿滑塊滑動。④

定塊機構改變曲柄滑塊機構中的固定構件§2-1平面四桿機構的基本類型滑塊為機架對心曲柄滑塊機構因導路的中線通過曲柄的回轉中心而得名。該機構能把回轉運動轉換為往復直線運動或作相反的轉變，廣泛應用于蒸汽機、內燃機、空壓機以及各種沖壓機器中。轉動導桿機構該機構是通過將曲柄滑塊機構中的曲柄固定演化而成，它可將主動件的勻速回轉轉化為導桿的非勻速轉動。擺動導桿機構該機構具有急回運動性質，且其傳動角始終為90度，具有最好的傳力性能，常用于牛頭刨床、插床和送料裝置中。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。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。三、

具有偏心輪的四桿機構增大軸頸尺寸，提高偏心軸的強度和剛度?！?-1平面四桿機構的基本類型(曲柄很短時→偏心輪機構)→偏心距=ｅ=曲柄長鉸鏈四桿、曲柄滑塊機構→(擴大回轉副)偏心輪機構回轉副B(半徑↑)＞曲柄長AB曲柄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。1平面四桿機構的基本類型2平面四桿機構的基本特性3平面四桿機構的設計本章內容§2-2平面鏈四桿機構有基本特性有整轉副（曲柄）的條件急回特性壓力角和傳動角死點位置設a＜d，則當AB

桿能繞軸A

相對于AD

桿作整周轉動時，AB

桿必須占據(jù)與AD

桿共線的兩個位置

a≤d，a≤b，a≤c

在△B’’C’’D中b≤(d-a)+c在△B’C’D中即a+b≤d+c

c≤(d-a)+b即a+c≤d+b

a+d≤b+c

將式兩兩相加，可得一、鉸鏈四桿機構有曲柄(整轉副)的條件§2-2平面鏈四桿機構有基本特性鉸鏈四桿機構有一個曲柄的條件：(1)最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和；(2)最短桿為連架桿。一、鉸鏈四桿機構有曲柄(整轉副)的條件桿長條件機架條件機構類型滿足桿長之和條件最短桿相鄰的桿為機架曲柄搖桿機構最短桿本身為機架雙曲柄機構最短桿相對的桿為機架雙搖桿機構（I）不滿足桿長之和條件任意桿為機架雙搖桿機構（II）判斷方法一、鉸鏈四桿機構有曲柄(整轉副)的條件動畫8-3四桿機構有曲柄條件例題判斷下列鉸鏈四桿機構的類型四桿機構符合有整轉副的桿長條件：a、b取最短桿鄰邊為機架，是曲柄搖桿機構c取最短桿為機架，是雙曲柄機構d取最短桿的對邊為機架，是雙搖桿機構二、曲柄搖桿機構的主要特性曲柄AB在轉過一周的過程中，有兩次與連桿BC共線。搖桿CD的位置分別為其最左和最右極限位置。C1D與C2D之間的夾角y稱為搖桿的擺角。B1C1與B2C2之間的夾角q稱為極位夾角（即搖桿處于極限位置時，對應曲柄兩位置之間所夾銳角）。急回運動:→

工作行程時間＞空回行程時間

第1行程時間

t1曲柄AB1~AB2

j1搖桿C1D~C2D

y第2行程時間t2曲柄AB2~AB1j2搖桿C2D~C1Dy曲柄勻速轉動，j1>j2,顯然：t1>t2搖桿上C點的平均速度在兩個行程中不同。Vc1<Vc2意義：減少往復式運動機構的空回行程時間，提高勞動生產率。搖桿擺回的速度大于工作行程的速度，搖桿的這種運動性質稱為急回運動。二、曲柄搖桿機構的主要特性二、曲柄搖桿機構的主要特性行程速比系數(shù)只要

θ≠0，就有K>1θ越大，K值越大，急回性質越明顯。設計新機構時，往往先給定K值，于是:行程速比系數(shù)二、曲柄搖桿機構的主要特性平面四桿機構能具有急回運動特性的條件？1）原動件做勻角速度整周轉動；2）輸出件具有正、反行程的往復運動；3）極位夾角θ>0。2.曲柄滑塊機構中，原動件AB以等速轉動,無急回特性對心曲柄滑塊機構,有急回特性。偏置曲柄滑塊機構三、壓力角與傳動角在不計摩擦力、重力、慣性力的條件下，機構中驅使輸出件運動的力的方向線與輸出件上受力點的速度方向線所夾的銳角。壓力角：傳動角：壓力角的余角。vcFF1F2α越小，傳力越好。γ越大，傳力越好。1.壓力角與傳動角2.四桿機構的最小傳動角位置（1）鉸鏈四桿機構中，原動件為AB當δ為銳角時，當δ為鈍角時，以AB為原動件的曲柄搖桿機構：當曲柄和機架處于兩共線位置時，連桿和輸出件的夾角最小和最大（）。以曲柄為原動件的曲柄搖桿機構，當曲柄和機架處于兩共線位置之一時，出現(xiàn)最小傳動角。2.四桿機構的最小傳動角位置

曲柄搖桿機構中取搖桿為主動件時，當曲柄與連桿共線時，連桿對從動件曲柄的作用力通過轉動中心A，傳動角為零，力矩為零，稱為死點位置。四、死點位置當工件被夾緊后，BCD成一直線，機構處于死點位置，即使工件的反力很大，夾具也不會自動松脫，該例為利用死點位置的自鎖特性來實現(xiàn)工作要求的。死點的利用：四、死點位置例在圖示鉸鏈四桿機構中，已知鉸鏈四桿機構各構件的長度分別為LAB=20mm，LBC=60mm，LCD=85mm，LAD=50mm，要求：（1）試確定該機構是否有曲柄？（2）若以AB為原動件，試畫出該機構在圖示位置時的壓力角。解:(1)又AD為機架所以該機構存在曲柄，構件AB就是曲柄。1平面四桿機構的基本類型2平面四桿機構的基本特性3平面四桿機構的設計本章內容按給定連桿位置設計四桿機構已知:連桿的長度和占據(jù)的兩位置B1C1,B2C2,設計四桿機構。此問題的本質是：已知活動鉸鏈，求固定鉸鏈（求活動鉸鏈軌跡圓的圓心）。B1B2C1C2AD給定兩位置有無窮多解b12c12B1B2B3C1C2C3AD給定三位置，有唯一解按給定的從動件的行程和K設計四桿機構(1)曲柄搖桿機構按給定的行程速比系數(shù)K設計四桿機構(1)曲柄搖桿機構①計算θ＝180°(K-1)/(K+1);已知：CD桿長，擺角φ及K，設計此機構。步驟如下：②任取一點D，作等腰三角形C1C2D

腰長為CD，夾角為φ;③作C2P⊥C1C2，作C1P使④作△PC1C2的外接圓，則A點必在此圓上。∠C2C1P=90°－θ,交于P;⑤選定A，設曲柄為a

，連桿為b

，則:⑥以A為圓心，AC2為半徑作弧交于E,得：

a=EC1/2b=AC1－EC1/2AC2=b-a=>a=(AC1－AC2)/2AC1=a+b