7-第七章-平面連桿機構(gòu)

機械基礎（第七版）§7-1平面連桿機構(gòu)概述§7-2鉸鏈四桿機構(gòu)的組成及分類§7-3鉸鏈四桿機構(gòu)的演化機構(gòu)§7-4平面四桿機構(gòu)的基本性質(zhì)第七章

平面連桿機構(gòu)第七章

平面連桿機構(gòu)起重機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖平面連桿機構(gòu)概述一、平面連桿機構(gòu)的概念平面連桿機構(gòu)是指由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副或移動副相互連接而成，在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu)?！?-1平面連桿機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)某些較為復雜的平面運動，用于傳遞動力并改變運動形式。門座式起重機利用平面連桿機構(gòu)實現(xiàn)貨物的水平移動。平面連桿機構(gòu)構(gòu)件的形狀多種多樣，但均可用等效的桿狀構(gòu)件進行替代。最常用的平面連桿機構(gòu)是具有四個構(gòu)件（包括機架）的機構(gòu)，稱為平面四桿機構(gòu)。構(gòu)件間以四個轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機構(gòu)稱為平面鉸鏈四桿機構(gòu)，簡稱鉸鏈四桿機構(gòu)。二、平面連桿機構(gòu)的應用特點1．平面連桿機構(gòu)的優(yōu)點（1）平面連桿機構(gòu)是低副連接，為面接觸，承受壓強小，便于潤滑，磨損較輕，可承受較大載荷。（2）平面連桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，構(gòu)件之間的接觸是由構(gòu)件本身的幾何約束保持，工作可靠。（3）可使從動件實現(xiàn)多種形式的運動，滿足多種運動規(guī)律的要求。（4）利用平面連桿機構(gòu)中連桿的變化可滿足多種運動軌跡的要求。2．平面連桿機構(gòu)的缺點（1）設計比較復雜；各構(gòu)件的尺寸誤差和運動副中的間隙使平面連桿機構(gòu)在傳遞運動時產(chǎn)生較大的累積誤差。（2）運動時產(chǎn)生的慣性力難以平衡，不適用于高速運動的場合。鉸鏈四桿機構(gòu)的組成及分類一、鉸鏈四桿機構(gòu)的組成在鉸鏈四桿機構(gòu)中，固定不動的構(gòu)件4稱為機架，不與機架直接相連的構(gòu)件2稱為連桿，與機架相連的構(gòu)件1、構(gòu)件3稱為連架桿?！?-2能繞固定軸做整周旋轉(zhuǎn)運動的連架桿稱為曲柄，只能繞固定軸在一定角度（小于180°）范圍內(nèi)往復擺動的連架桿稱為搖桿。二、鉸鏈四桿機構(gòu)的類型鉸鏈四桿機構(gòu)分為曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)。1．曲柄搖桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的兩個連架桿中，其中一個是曲柄，另一個是搖桿的機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)。汽車雨刮即采用曲柄搖桿機構(gòu)。當電動機帶動主動曲柄AB旋轉(zhuǎn)時，從動搖桿CD做往復擺動，利用搖桿的延長部分實現(xiàn)刮水動作。2．雙曲柄機構(gòu)兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙曲柄機構(gòu)。兩曲柄長度不相等的雙曲柄機構(gòu)稱為不等長雙曲柄機構(gòu)。（1）不等長雙曲柄機構(gòu)慣性篩通過雙曲柄機構(gòu)使篩子左右擺動，使粗、細物料分離。（2）平行雙曲柄機構(gòu)連桿與機架的長度相等且兩曲柄長度相等、曲柄轉(zhuǎn)向相同的雙曲柄機構(gòu)稱為平行雙曲柄機構(gòu)。平行雙曲柄機構(gòu)的四個構(gòu)件在任何位置均形成平行四邊形，兩曲柄的旋轉(zhuǎn)方向與角速度恒相等。圖示托盤天平利用平行雙曲柄機構(gòu)中兩曲柄的轉(zhuǎn)向和旋轉(zhuǎn)角度均相同的特性。3．雙搖桿機構(gòu)兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙搖桿機構(gòu)。飛機起落架機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的演化機構(gòu)一、曲柄滑塊機構(gòu)具有一個曲柄和一個滑塊的平面四桿機構(gòu)稱為曲柄滑塊機構(gòu)?！?-3曲柄滑塊機構(gòu)由曲柄、滑塊、連桿和機架組成。曲柄做旋轉(zhuǎn)運動，滑塊做往復直線運動。曲柄和滑塊都可分別作為主動件或從動件。在做功行程中，活塞3承受燃氣壓力在氣缸內(nèi)做直線運動，通過連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，并由曲軸對外輸出動力。沖壓機的曲軸（曲柄）1做旋轉(zhuǎn)運動，再通過曲柄滑塊機構(gòu)轉(zhuǎn)換成沖壓頭（滑塊）3的上下往復直線運動。二、導桿機構(gòu)連架桿中至少有一個構(gòu)件為導桿的平面四桿機構(gòu)稱為導桿機構(gòu)。導桿機構(gòu)可以看作是在曲柄滑塊機構(gòu)中選取曲柄作為機架演化而成。在導桿機構(gòu)中，若BC>BA，則曲柄3和導桿1均能做整周旋轉(zhuǎn)運動，這種機構(gòu)稱為轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)。若BC<BA，當曲柄3做整周轉(zhuǎn)動時，導桿1只能做往復擺動，這種機構(gòu)稱為擺動導桿機構(gòu)。轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)擺動導桿機構(gòu)當主動桿2做整周旋轉(zhuǎn)運動時，通過滑塊3帶動導桿4旋轉(zhuǎn)。導桿4的延長臂AD作為下部曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄，通過連桿5帶動刨刀滑塊6移動。擺動導桿機構(gòu)在簡易刨床上的應用刨刀的左右切削運動由擺動導桿機構(gòu)實現(xiàn)，主動件2（曲柄）做等速旋轉(zhuǎn)，從動件4（導桿）做往復擺動，通過滑塊5帶動滑枕6做往復直線運動。牛頭刨床主運動機構(gòu)三、固定滑塊機構(gòu)若使曲柄滑塊機構(gòu)中的滑塊固定不動，就得到固定滑塊機構(gòu)。手壓抽水機扳動手柄1，可以使活塞桿4（導桿）在唧筒3（滑塊）內(nèi)上下移動，從而完成抽水動作。四、曲柄搖塊機構(gòu)若將曲柄滑塊機構(gòu)的連桿作為機架，滑塊只能擺動，就得到了曲柄搖塊機構(gòu)。吊車升降機構(gòu)液壓缸的缸體相當于搖塊，活塞桿相當于導桿，當液壓油推動活塞向上移動時，使起重臂AB繞B點順時針擺動，吊鉤上升，吊起重物。在曲柄搖桿機構(gòu)和曲柄滑塊機構(gòu)中，當曲柄較短時，可用一個旋轉(zhuǎn)中心與幾何中心不重合的偏心輪代替曲柄。偏心輪機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的基本性質(zhì)一、鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在的條件鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的條件：（1）最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿長度之和。（2）連架桿和機架中必有一桿是最短桿。§7-41．曲柄搖桿機構(gòu)連架桿之一為最短桿2．雙曲柄機構(gòu)機架為最短桿3．雙搖桿機構(gòu)連桿為最短桿最短桿與最長桿的長度之和大于其他兩桿長度之和時，不論哪個桿為機架，都無曲柄存在。二、急回特性當搖桿處于C1D和C2D兩極限位置時，曲柄與連桿共線，曲柄的兩個對應位置所夾的銳角稱為極位夾角。曲柄做等速轉(zhuǎn)動，而搖桿擺動時空回行程的平均速度卻大于工作行程的平均速度的性質(zhì)稱為急回特性。從動件CD往復擺動時空回行程的平均角速度（2）與工作行程的平均角速度（1）的比值稱為行程速比系數(shù)（K）。當機構(gòu)的極位夾角θ>0°時，K>1，機構(gòu)具有急回特性。當極位夾角θ=0°時，K=1，機構(gòu)無急回特性。三、死點位置在平面四桿機構(gòu)中，當連桿與從動件處于共線位置時，則主動件通過連桿傳給從動件的驅(qū)動力必通過從動件的鉸鏈中心。也就是說驅(qū)動力對從動件的旋轉(zhuǎn)力矩等于零。此時，無論施加多大的驅(qū)動力，均不能使從動件轉(zhuǎn)動，平面四桿機構(gòu)中的這種位置稱為死點位置。曲柄搖桿機構(gòu)的死點位置曲柄滑塊機構(gòu)的死點位置死點位置將使機構(gòu)的從動件出現(xiàn)卡死或運動不確定