第12次課 平面連桿機(jī)構(gòu)

1、12021年12月12日9-1 平面連桿機(jī)構(gòu)概述平面連桿機(jī)構(gòu)概述 9-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)22021年12月12日9-1 平面連桿機(jī)構(gòu)概述平面連桿機(jī)構(gòu)概述連桿機(jī)構(gòu)：連桿機(jī)構(gòu)：各構(gòu)件間均以各構(gòu)件間均以低副（轉(zhuǎn)動副、移動副、低副（轉(zhuǎn)動副、移動副、球面副、圓柱副等）球面副、圓柱副等）相連接的機(jī)構(gòu)稱為連桿機(jī)構(gòu)，相連接的機(jī)構(gòu)稱為連桿機(jī)構(gòu)，也叫低副機(jī)構(gòu)。也叫低副機(jī)構(gòu)。平面機(jī)構(gòu)：平面機(jī)構(gòu)：各構(gòu)件的相對運(yùn)動平面互相平行（常用各構(gòu)件的相對運(yùn)動平面互相平行（常用的機(jī)構(gòu)大多數(shù)為平面機(jī)構(gòu)）。的機(jī)構(gòu)大多數(shù)為平面機(jī)構(gòu)）?？臻g機(jī)構(gòu)：空間機(jī)構(gòu)：至少有兩個構(gòu)件能在三維空間中相對運(yùn)至少有兩個構(gòu)件能在三維空間中相對運(yùn)動。動

2、。32021年12月12日 運(yùn)動副單位面積受壓力較小，面接觸便于潤滑，故運(yùn)動副單位面積受壓力較小，面接觸便于潤滑，故磨損較小磨損較??； 制造方便，易獲得較高的精度；制造方便，易獲得較高的精度； 兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的； 連桿機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動規(guī)律或?qū)崿F(xiàn)給定的運(yùn)連桿機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動規(guī)律或?qū)崿F(xiàn)給定的運(yùn)動軌跡，但動軌跡，但只用于速度較低的場合只用于速度較低的場合。 平面連桿機(jī)構(gòu)分為四桿機(jī)構(gòu)和多桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)分為四桿機(jī)構(gòu)和多桿機(jī)構(gòu)。42021年12月12日鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)： 全部用轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)。全部用

3、轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)。它是平面它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式之一，其它型式的四桿機(jī)構(gòu)可四桿機(jī)構(gòu)的基本型式之一，其它型式的四桿機(jī)構(gòu)可看作是在它的基礎(chǔ)上通過演化而成的?？醋魇窃谒幕A(chǔ)上通過演化而成的。9-2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)52021年12月12日機(jī)架：機(jī)架：機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件；機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件；連桿：連桿：不直接與機(jī)架連接的構(gòu)件；不直接與機(jī)架連接的構(gòu)件；連架桿：連架桿：與機(jī)架用轉(zhuǎn)動副相連接的構(gòu)件；與機(jī)架用轉(zhuǎn)動副相連接的構(gòu)件；連架桿可分為：連架桿可分為： 曲柄：曲柄：能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動的連架桿；能繞機(jī)架作整周轉(zhuǎn)動的連架桿； 搖桿：搖桿：只能繞機(jī)架作小于只能繞機(jī)架作小于360的某一角度擺動的的某

4、一角度擺動的連架桿。連架桿。62021年12月12日DABC搖搖桿桿機(jī)架機(jī)架搖桿搖桿連桿連桿雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)DABC曲柄曲柄機(jī)架機(jī)架曲柄曲柄連桿連桿雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)DABC搖桿搖桿機(jī)架機(jī)架 曲柄曲柄連桿連桿72021年12月12日在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按連架桿能否作整周轉(zhuǎn)動，按連架桿能否作整周轉(zhuǎn)動，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為：可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為：一、一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)二、二、雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)三、三、雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)82021年12月12日曲柄存在的條件曲柄存在的條件1、整轉(zhuǎn)副：、整轉(zhuǎn)副：2、整轉(zhuǎn)副存在的條件：、整轉(zhuǎn)副存在的條件：兩構(gòu)件

5、能相對轉(zhuǎn)動兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動360 的轉(zhuǎn)動副。的轉(zhuǎn)動副。取決于各桿的長度。取決于各桿的長度。l1 1Al4l2l3CBDBC BC 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)分析：若分析：若l1能繞能繞A整周相對轉(zhuǎn)動，則存在兩個特殊位置。整周相對轉(zhuǎn)動，則存在兩個特殊位置。在在 AC D中有：中有：l4 (l2 l1) l3 l3 (l2 l1) l4l1 l4 l2 l3 （1）l1 l3 l2 l4 （2）l1 l2 l4 l3 （3）在在 AC D中有：中有：92021年12月12日將（將（1）、（）、（2）、（）、（3）式兩兩相加，得到以下關(guān)系式：）式兩兩相加，得到以下關(guān)系式：l1 l2，l1 l3，l1

6、l4以上關(guān)系表明以上關(guān)系表明 l1 為最短桿。為最短桿。曲柄存在的條件：曲柄存在的條件： （1）桿長之和條件：最短桿與最長桿長度之和小于或）桿長之和條件：最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和。等于其它兩桿長度之和。（2）最短桿條件：連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿。）最短桿條件：連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿。l1 l4 l2 l3 （1）l1 l3 l2 l4 （2）l1 l2 l4 l3 （3）注意：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多注意：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形條件：邊形條件：最長桿的桿長最長桿的桿長 其余三桿長度之和。其余三桿長度之和。102021年12

7、月12日你會判斷由不同桿作機(jī)架時四桿機(jī)構(gòu)屬于你會判斷由不同桿作機(jī)架時四桿機(jī)構(gòu)屬于哪種機(jī)構(gòu)么？哪種機(jī)構(gòu)么？ 方法如下方法如下雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)cbda 以最短桿相鄰桿為機(jī)架以最短桿相鄰桿為機(jī)架以與最短桿相對的桿為機(jī)架以與最短桿相對的桿為機(jī)架以最短桿為機(jī)架以最短桿為機(jī)架NY)(dcbadcba長度、112021年12月12日一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)一、曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 兩個連架桿中，兩個連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿，一個為曲柄，另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。則此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 曲柄曲柄1為原動件，作勻速轉(zhuǎn)

8、動；搖桿為原動件，作勻速轉(zhuǎn)動；搖桿3為為從動件，從動件，作變速往復(fù)擺動作變速往復(fù)擺動。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)DABC搖桿搖桿機(jī)架機(jī)架 曲柄曲柄連桿連桿122021年12月12日雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動到搖桿往復(fù)擺動的可以實(shí)現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動到搖桿往復(fù)擺動的運(yùn)動轉(zhuǎn)換。運(yùn)動轉(zhuǎn)換。 132021年12月12日攪拌機(jī)攪拌機(jī)可以實(shí)現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動到搖桿往復(fù)擺動的可以實(shí)現(xiàn)由曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動到搖桿往復(fù)擺動的運(yùn)動轉(zhuǎn)換。運(yùn)動轉(zhuǎn)換。 142021年12月12日可以將搖桿的擺動轉(zhuǎn)換為曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動可以將搖桿的擺動轉(zhuǎn)換為曲柄的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動。汽車車窗雨刷機(jī)構(gòu)汽車車窗

9、雨刷機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)縫紉機(jī)152021年12月12日二、雙曲柄機(jī)構(gòu)二、雙曲柄機(jī)構(gòu)兩個連架桿均為曲柄兩個連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)DABC曲柄曲柄機(jī)架機(jī)架曲柄曲柄連桿連桿雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)162021年12月12日慣性篩工作機(jī)構(gòu)慣性篩工作機(jī)構(gòu) 從動曲柄從動曲柄3與主動曲柄與主動曲柄1的長度不同，故當(dāng)主動曲柄的長度不同，故當(dāng)主動曲柄1勻速回轉(zhuǎn)一勻速回轉(zhuǎn)一周時，從動曲柄周時，從動曲柄3作變速回轉(zhuǎn)一周，機(jī)構(gòu)利用這一特點(diǎn)使篩子作變速回轉(zhuǎn)一周，機(jī)構(gòu)利用這一特點(diǎn)使篩子6作作加速往復(fù)運(yùn)動，提高了工作性能。加速往復(fù)運(yùn)動，提高了工作性能。 17202

10、1年12月12日1、曲柄、曲柄1為原動件，作等角速轉(zhuǎn)動；從動件曲柄為原動件，作等角速轉(zhuǎn)動；從動件曲柄3也以相也以相同角速度轉(zhuǎn)動。同角速度轉(zhuǎn)動。特例：特例：平行雙曲柄機(jī)構(gòu)平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，其相對兩桿平行且相等。其相對兩桿平行且相等。2、當(dāng)四個鉸鏈中心處于同一直線上時，將出現(xiàn)運(yùn)動不確、當(dāng)四個鉸鏈中心處于同一直線上時，將出現(xiàn)運(yùn)動不確定狀態(tài)。定狀態(tài)。B2C2AB1C1 1D123B3C3C3 為了消除這種運(yùn)動不確定狀態(tài)為了消除這種運(yùn)動不確定狀態(tài), ,可在主、從動曲可在主、從動曲柄上錯開一定角度再安裝一組平行四邊形機(jī)構(gòu)。柄上錯開一定角度再安裝一組平行四邊形機(jī)構(gòu)。ABCD123B1 1C1BCC1 1B1

11、1BC182021年12月12日機(jī)車驅(qū)動輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)機(jī)車驅(qū)動輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)192021年12月12日三、雙搖桿機(jī)構(gòu)三、雙搖桿機(jī)構(gòu)兩個連架桿均為搖桿兩個連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)DABC搖搖桿桿機(jī)架機(jī)架搖桿搖桿連桿連桿雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)202021年12月12日起重機(jī)吊臂結(jié)構(gòu)起重機(jī)吊臂結(jié)構(gòu) ABCD構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)，構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)，AD為機(jī)架，在主動搖桿為機(jī)架，在主動搖桿AB的驅(qū)動下，的驅(qū)動下，隨著機(jī)構(gòu)的運(yùn)動連桿隨著機(jī)構(gòu)的運(yùn)動連桿BC的外伸端點(diǎn)的外伸端點(diǎn)E獲得近似直線的水平運(yùn)動獲得近似直線的水平運(yùn)動（EE ），使吊重），使吊重Q能作水

12、平移動，大大節(jié)省了移動吊重所需能作水平移動，大大節(jié)省了移動吊重所需要的功率。要的功率。 212021年12月12日飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu) 222021年12月12日（1）機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動特性：）機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動特性：四、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一些主要特性：四、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一些主要特性：擺角擺角 C1C2DAB1B2B 1C 2 1 2 , t1 t2 , 1 180 曲柄轉(zhuǎn)角曲柄轉(zhuǎn)角 2 180 C1C2C2C1鉸鏈鉸鏈C的平均速度：的平均速度：v1 v2 它表明搖桿具它表明搖桿具有急回運(yùn)動特性。有急回運(yùn)動特性。慢行程慢行程快行程快行程 v1= / t1C1C2v2= / t2C1C2232021

13、年12月12日急回運(yùn)動特性可用急回運(yùn)動特性可用行程速比系數(shù)（或行程速度變化行程速比系數(shù)（或行程速度變化系數(shù)）系數(shù)）K 表示：表示：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角 越大，越大，K 值越大值越大，急回運(yùn)動，急回運(yùn)動的性質(zhì)越顯著。的性質(zhì)越顯著。 =0、 K =1時，無急回特性。時，無急回特性。 極限夾角計算公式：極限夾角計算公式：式中式中 為搖桿處于兩極限位置時，對應(yīng)的曲柄所夾的為搖桿處于兩極限位置時，對應(yīng)的曲柄所夾的銳角，稱為銳角，稱為極位夾角極位夾角（ C2AC1） 。11180 180180212112121212tttCCtCCvv242021年12月12日1）原動件作等角速整

14、周轉(zhuǎn)動；）原動件作等角速整周轉(zhuǎn)動；2）輸出件具有正、反行程的往復(fù)運(yùn)動；）輸出件具有正、反行程的往復(fù)運(yùn)動；3）極位夾角）極位夾角 0。252021年12月12日（2）壓力角和傳動角）壓力角和傳動角ABCD Fvca、機(jī)構(gòu)壓力角機(jī)構(gòu)壓力角: :在在不計摩擦力、慣性不計摩擦力、慣性力和重力的條件下，力和重力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件運(yùn)動的力與輸出件運(yùn)動的力與輸出件上受力點(diǎn)的速度方上受力點(diǎn)的速度方向間所夾的銳角，向間所夾的銳角，稱為機(jī)構(gòu)壓力角，稱為機(jī)構(gòu)壓力角，通常用通常用 表示。表示。262021年12月12日ABCD vc FF1F2通常用通常用 表示：表示： 90 F1為有效分力；

15、為有效分力；F1 = Fcos ； ，F(xiàn)1 在連桿設(shè)計中，為度量方便，習(xí)慣用傳動角在連桿設(shè)計中，為度量方便，習(xí)慣用傳動角 來來判斷機(jī)構(gòu)傳力性能。判斷機(jī)構(gòu)傳力性能。 F1 ，機(jī)構(gòu)傳力性能越，機(jī)構(gòu)傳力性能越好；好；反之，機(jī)構(gòu)傳力越費(fèi)勁，傳動效率越低。反之，機(jī)構(gòu)傳力越費(fèi)勁，傳動效率越低。 ，連桿和從連桿和從動搖桿之間所夾的動搖桿之間所夾的銳角。銳角。272021年12月12日 min ； = 40 50 ； 為許為許用用傳動傳動角角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動角曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動角 minmin出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線（即曲柄轉(zhuǎn)角線（即曲柄轉(zhuǎn)角 = 0= 0 或或 = 180= 180

16、）的位置。）的位置。 機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時，傳動角機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時，傳動角 是變化的，為了保證機(jī)構(gòu)是變化的，為了保證機(jī)構(gòu)的正常工作，的正常工作，機(jī)構(gòu)的傳動角作出如下規(guī)定機(jī)構(gòu)的傳動角作出如下規(guī)定。282021年12月12日（3）死點(diǎn)位置）死點(diǎn)位置：（主動件條件）：（主動件條件） 在不計構(gòu)件的重力、慣性力和運(yùn)動副中的摩擦阻在不計構(gòu)件的重力、慣性力和運(yùn)動副中的摩擦阻力的條件下力的條件下: 當(dāng)搖桿為主動件，連桿和曲柄共線時，過鉸鏈中當(dāng)搖桿為主動件，連桿和曲柄共線時，過鉸鏈中心心A的力，對的力，對A點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，不能使曲柄轉(zhuǎn)動，機(jī)點(diǎn)不產(chǎn)生力矩，不能使曲柄轉(zhuǎn)動，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置 。DAB

17、CFBDACF292021年12月12日 機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置，不能起動。運(yùn)轉(zhuǎn)時，靠慣性機(jī)構(gòu)停在死點(diǎn)位置，不能起動。運(yùn)轉(zhuǎn)時，靠慣性 沖過死點(diǎn)。沖過死點(diǎn)?？p紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)302021年12月12日工件夾緊機(jī)構(gòu)工件夾緊機(jī)構(gòu) 利用死點(diǎn)實(shí)例利用死點(diǎn)實(shí)例312021年12月12日思考題：思考題：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是否一定具有急回特性？曲柄搖桿機(jī)構(gòu)是否一定具有急回特性？是否肯定有死點(diǎn)位置？是否肯定有死點(diǎn)位置？1.曲柄為原動件，當(dāng)機(jī)構(gòu)有極位夾角時，就有急回特曲柄為原動件，當(dāng)機(jī)構(gòu)有極位夾角時，就有急回特性；性； =0、K=1時，無急回特性。時，無急回特性。2.存在死點(diǎn)位置的標(biāo)志是：連桿與從動件共線。存在死點(diǎn)位置的標(biāo)志是：連桿與從動件共線。 搖桿為原動件，有搖桿為原動件，有2個死點(diǎn)位置；個死點(diǎn)位置； 曲柄為原動件，沒有死點(diǎn)位置，因?yàn)榇藭r連桿與從曲柄為原動件，沒有死點(diǎn)位置，因?yàn)榇藭r連桿與從動桿不會共線。動桿不會共線。322021年12月12日【設(shè)計實(shí)例設(shè)計實(shí)例】如圖示的加熱爐門啟閉如圖示的加熱爐門啟閉機(jī)構(gòu)，圖中機(jī)構(gòu)，圖中為爐門關(guān)閉位置，使用為爐門關(guān)閉位置，使用要求在完全開啟后門背朝上水平放置要求在完全開啟后門背朝上水平放置并略低于爐口下沿，見圖中并略低于