4-1-平面機(jī)構(gòu)類(lèi)型

案例導(dǎo)入

案例分析：如圖所示為縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)，為其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和結(jié)構(gòu)示意圖。縫紉機(jī)傳動(dòng)路線為:操作者踩踏踏板使搖桿1（原動(dòng)件）往復(fù)擺動(dòng)→連桿2驅(qū)→曲柄3（從動(dòng)件）→帶動(dòng)帶輪使機(jī)頭主軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)CopyRightZDJ案例導(dǎo)入

問(wèn)題：（1）各構(gòu)件的長(zhǎng)度如何才能保證實(shí)現(xiàn)相關(guān)的運(yùn)動(dòng)？（2）該機(jī)構(gòu)在工作時(shí)，出現(xiàn)卡死現(xiàn)象如何處理？

縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)CopyRightZDJ第4章平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

1平面四桿機(jī)構(gòu)的演化2平面連桿機(jī)構(gòu)的基本特性3平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

4CopyRightZDJ教學(xué)目標(biāo)1掌握平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類(lèi)型、應(yīng)用及演化

2熟練掌握鉸鏈四桿的類(lèi)型及判斷

3

熟練掌握平面四桿的工作特性，平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)CopyRightZDJ教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型的判斷2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性

3平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)CopyRightZDJ4.1平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型的判斷

2課堂練習(xí)

4案例分析

3CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型復(fù)習(xí)：平面機(jī)構(gòu)的概念

測(cè)量?jī)x表機(jī)構(gòu)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型基本概念：連桿機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件只采用低副連接的構(gòu)件稱為連桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)：所有構(gòu)件均在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)稱為平面連桿機(jī)構(gòu)。

縫紉機(jī)腳踏機(jī)構(gòu)鋸管機(jī)構(gòu)CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

四桿機(jī)構(gòu)：由四個(gè)構(gòu)件組成的平面連桿機(jī)構(gòu)稱為四桿機(jī)構(gòu)

腳踏式脫粒機(jī)縫紉機(jī)縫紉機(jī)構(gòu)CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

4.1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型

基本概念：（1）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：四個(gè)構(gòu)件全部用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的四桿機(jī)構(gòu)，稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。

（2）機(jī)架：機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的構(gòu)件。（3）連架桿：與機(jī)架連接的構(gòu)架。

CopyRightZDJ連架桿機(jī)架連架桿連桿4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型曲柄：若能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿則稱為曲柄。

搖桿：只能繞著機(jī)架在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)的連架桿。（4）連桿：不直接與機(jī)架相連的構(gòu)件。CopyRightZDJ鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)按是否存在曲柄可分為三類(lèi)：

1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（1）概念：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿中，若一個(gè)是曲柄，另一個(gè)是搖桿，則稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型（2）應(yīng)用案例：雷達(dá)天線、腳踏式脫粒機(jī)、攪拌機(jī)、水稻插秧機(jī)的秧爪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

腳踏式脫粒機(jī)縫紉機(jī)的腳踏粒機(jī)雷達(dá)天線CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)水稻插秧機(jī)的秧爪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（3）功能：將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為擺動(dòng)，或者將擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

2、雙曲柄機(jī)構(gòu)（1）概念：具有兩個(gè)曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。

CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型（2）應(yīng)用案例：慣性篩機(jī)構(gòu)

（3）功能：將等速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為不等速同向轉(zhuǎn)動(dòng)。慣性篩機(jī)構(gòu)CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

（4）雙曲柄機(jī)構(gòu)的其他類(lèi)型

1）平行四邊形機(jī)構(gòu)：兩相對(duì)構(gòu)件互相平行，呈平行四邊形的雙曲柄機(jī)構(gòu)。案例：?jiǎn)伪P(pán)秤機(jī)構(gòu)、火車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)裝置等

平行四邊形機(jī)構(gòu)單盤(pán)秤機(jī)構(gòu)CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

2）反平行四邊形機(jī)構(gòu)：兩相對(duì)構(gòu)件長(zhǎng)度相等，一對(duì)構(gòu)件互相平行的雙曲柄機(jī)構(gòu)。

應(yīng)用案例：公共汽車(chē)的車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)

反平行四邊形機(jī)構(gòu)公共汽車(chē)的車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)

CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

3）功能：將等速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為等速同向、不等速同向、等多種轉(zhuǎn)動(dòng)。）

反平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型3、雙搖桿機(jī)構(gòu)（1）概念：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿若都是搖桿，則稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。

爐門(mén)開(kāi)啟機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

（2）應(yīng)用案例：港口鶴式起重機(jī)

、汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)、飛機(jī)起落架等機(jī)構(gòu)。電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

（3）功能：將一種擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為另一種擺動(dòng)。汽車(chē)前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)鶴式起重機(jī)CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

想一想練一練請(qǐng)根據(jù)下列機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，判斷其屬于哪類(lèi)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)？

水排以鼓風(fēng)煉鐵飛機(jī)起落架CopyRightZDJ1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)—>擺動(dòng)搖桿為原動(dòng)件時(shí)，擺動(dòng)—>轉(zhuǎn)動(dòng)

兩連架桿中一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿的四桿機(jī)構(gòu)，稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)三、平面四桿機(jī)構(gòu)的分類(lèi)

按照兩連架桿的運(yùn)動(dòng)形式的不同（即有無(wú)曲柄），可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為：

兩連架桿均為曲柄的四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)

主動(dòng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)—>從動(dòng)曲柄也同速同向轉(zhuǎn)動(dòng)

主動(dòng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)—>從動(dòng)曲柄變速轉(zhuǎn)動(dòng)兩連架桿均為搖桿的四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型4.1.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型的判斷

1、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件

機(jī)構(gòu)中相鄰構(gòu)件能否相對(duì)轉(zhuǎn)整周，由各構(gòu)件長(zhǎng)度間的關(guān)系決定。（1）長(zhǎng)度和條件：機(jī)構(gòu)中最短構(gòu)件與最長(zhǎng)構(gòu)件長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩構(gòu)件長(zhǎng)度之和，即

CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

（2）最短構(gòu)件條件：連架桿與機(jī)架中必有一桿為最短構(gòu)件。

CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型2、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本類(lèi)型的判別方法

（1）滿足長(zhǎng)度和條件，即1)若以最短構(gòu)件相鄰邊為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；2）若以最短構(gòu)件為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；

3）若以最短構(gòu)件對(duì)邊為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。

CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

（2）不滿足長(zhǎng)度和條件，則無(wú)論取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。CopyRightZDJ

設(shè)：一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD，各桿長(zhǎng)為a、b、c、d，AB為曲柄

則在曲柄整周回轉(zhuǎn)的過(guò)程中必會(huì)通過(guò)與機(jī)架AD平行的兩位置，即桿1和桿4拉直共線和重疊共線，如下圖所示由三角形的邊長(zhǎng)關(guān)系可得a+d<b+cd-a+b>c→a+c<b+dd-a+c>b→a+b<c+d

當(dāng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)左圖所示的共線情況時(shí)，上式中不等式變成了等式，可以改寫(xiě)為：

a+d≤b+ca+c≤b+da+b≤d+c從中我們可以推導(dǎo)出

a≤ba≤ca≤d

通過(guò)上面的分析，可以說(shuō)明兩個(gè)問(wèn)題：

（1）在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄為最短桿；

（2）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和

結(jié)論

最短桿和最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的必要條件(不滿足這一條件的，必為雙搖桿機(jī)構(gòu))

但滿足這一條件的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)究竟有一個(gè)曲柄、兩個(gè)曲柄還是沒(méi)有曲柄，還需根據(jù)取何桿為機(jī)架來(lái)判斷

以最短桿為機(jī)架時(shí)得到雙曲柄機(jī)構(gòu)

以最短桿的相鄰桿為機(jī)架時(shí)得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

以最短桿的對(duì)面桿為機(jī)架時(shí)得到雙搖桿機(jī)構(gòu)4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型案例分析：

如圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD中，已知各桿的長(zhǎng)度分別為：a=30，b=50，c=40，d=45。試確定該機(jī)構(gòu)分別以AD、AB、CD和BC為機(jī)架時(shí)，屬于何種機(jī)構(gòu)？CopyRightZDJ4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型