第2章 平面連桿機構(gòu)4.

1、第第2 2章章 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)2-1 2-1 連桿機構(gòu)及其連桿機構(gòu)及其優(yōu)、缺點優(yōu)、缺點2-2 2-2 平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化2-3 2-3 平面四桿機構(gòu)的一些基本知識平面四桿機構(gòu)的一些基本知識2-4 2-4 平面四桿機構(gòu)的設計平面四桿機構(gòu)的設計本章的重點、難點本章的重點、難點本章的重點：本章的重點： 1.平面四桿機構(gòu)的基本型式和演化； 2.平面四桿機構(gòu)的一些基本知識； 熟練掌握并應用四桿機構(gòu)曲柄存在條件；理解四桿機構(gòu)的行程速比系數(shù)K、急回特性、極位夾角、傳動角、壓力角、死點位置等概念。 3.平面四桿機構(gòu)的一些基本設計方法。 綜合運用按給定的行程速

2、比系數(shù)K和連桿的位置等運動條件來熟練設計四桿機構(gòu)。本章的難點：本章的難點： 按兩連架桿多對對應位置、或連桿的多個精確位置、或軌跡的多個精確點設計四桿機構(gòu)。 2-1 2-1 連桿機構(gòu)及其優(yōu)、缺點連桿機構(gòu)及其優(yōu)、缺點 一、一、連桿機構(gòu)連桿機構(gòu) 二、二、連桿機構(gòu)的優(yōu)、缺點連桿機構(gòu)的優(yōu)、缺點一、連桿機構(gòu)一、連桿機構(gòu) 連桿機構(gòu)是一種應用十分廣泛的機構(gòu)，不僅在農(nóng)業(yè)、工程機械中得到廣泛應用，而且在其它行業(yè)也得到了廣泛應用。如鉸鏈四桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)、導桿機構(gòu)都是最常見的連桿機構(gòu)，它們的共同特點共同特點是：原動件的運動都要經(jīng)過一個不直接與機架相聯(lián)的中間構(gòu)件才能傳到從動件。象這種用來連接機構(gòu)的原動件和從動件不

3、直接與機架相聯(lián)的中間構(gòu)件稱為連桿連桿。而這種通過連桿聯(lián)接的機構(gòu)稱為連桿機構(gòu)連桿機構(gòu)。 連桿機構(gòu)連桿機構(gòu) 連桿機構(gòu)根據(jù)其各構(gòu)件間的相對運動為平面運動還是空間運動，將其分為平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)和空間連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)兩大類。在一般機械中應用最多的是平面連桿機構(gòu)應用最多的是平面連桿機構(gòu)。 在連桿機構(gòu)中，其構(gòu)件多呈桿狀，故常簡稱構(gòu)件為桿。連桿機構(gòu)常根據(jù)其所含之桿數(shù)而命名，如含有四個構(gòu)件的連桿機構(gòu)稱為四桿機構(gòu)，六桿機構(gòu)等等。其中由四個構(gòu)件組成的平面四桿機構(gòu)是最簡單、應用最廣的機構(gòu)平面四桿機構(gòu)是最簡單、應用最廣的機構(gòu)，而且它也是組成多桿機構(gòu)的基礎，所以本章著重介紹平面四桿機構(gòu)的基本類型、特性及其常用

4、的設計方法。 二、連桿機構(gòu)的優(yōu)、缺點二、連桿機構(gòu)的優(yōu)、缺點連桿機構(gòu)的優(yōu)點：連桿機構(gòu)的優(yōu)點： 1 1）連桿機構(gòu)中的運動副一般均為低副。）連桿機構(gòu)中的運動副一般均為低副。連桿機構(gòu)亦稱低副機構(gòu)。低副承載能力大；便于潤滑，磨損小；形狀簡單，易于加工。2 2）能使從動件得到不同的運動規(guī)律。）能使從動件得到不同的運動規(guī)律。在連桿機構(gòu)中，當原動件的運動規(guī)律不變時，可通過改變各構(gòu)件的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律（如等速或不等速、連續(xù)或不連續(xù)）。3 3）可得到各種不同形狀的連桿曲線。）可得到各種不同形狀的連桿曲線。在連桿機構(gòu)中，連桿是不直接與機架相聯(lián)的構(gòu)件，連桿上各點的軌跡是各種不同的曲線（稱為連桿曲線

5、連桿曲線），其形狀還隨各構(gòu)件相對長度的改變而改變，我們可利用這些曲線來滿足各種不同軌跡的設計要求。 此外，連桿機構(gòu)還可以起增力、擴大行程和實現(xiàn)遠距離傳動等作用。連桿機構(gòu)的優(yōu)、缺點連桿機構(gòu)的優(yōu)、缺點連桿機構(gòu)的缺點：連桿機構(gòu)的缺點： 1 1）連桿機構(gòu)將產(chǎn)生較大的累積誤差（運動累積誤差），效率較低。）連桿機構(gòu)將產(chǎn)生較大的累積誤差（運動累積誤差），效率較低。由于連桿機構(gòu)的運動必須經(jīng)過中間構(gòu)件即連桿才能傳到從動件，因而連桿機構(gòu)一般具有較長的運動鏈，所以各構(gòu)件的尺寸誤差和運動副的間隙將使連桿機構(gòu)產(chǎn)生較大的累積誤差（運動積累誤差），同時也使其效率降低。2 2）連桿機構(gòu)不宜用于高速運動。）連桿機構(gòu)不宜用于高速

6、運動。在連桿機構(gòu)運動過程中，其多數(shù)構(gòu)件及構(gòu)件的質(zhì)心一般都在作變速運動，其所產(chǎn)生的慣性力難于用一般的平衡方法加以消除，因而會增加機構(gòu)的動載荷，故其不宜用于高速運動。3 3）連桿機構(gòu)一般只能近似地滿足多種運動規(guī)律和運動軌跡的設計要求。連桿機構(gòu)一般只能近似地滿足多種運動規(guī)律和運動軌跡的設計要求。從理論上講，利用連桿機構(gòu)可以滿足多種運動規(guī)律和運動軌跡的設計要求，但根據(jù)這些要求來設計卻是十分繁難的，一般只能近似地得以滿足。正因如此，所以如何根據(jù)最優(yōu)化方法來設計連桿機構(gòu)，使其能最佳地滿足設計要求，一直是連桿機構(gòu)研究的一個重要課題。2-2 2-2 平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化

7、 一、一、平面四桿機構(gòu)的基本型式平面四桿機構(gòu)的基本型式 二、二、鉸鏈四桿機構(gòu)的演化鉸鏈四桿機構(gòu)的演化一、一、平面四桿機構(gòu)的基本型式平面四桿機構(gòu)的基本型式平面平面鉸鏈四桿機構(gòu)：鉸鏈四桿機構(gòu)：指全部用轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機構(gòu)。亦簡稱鉸鏈四桿機構(gòu)。它是平面四桿機構(gòu)最基本的型式，其它型式均可認為是它的演化型式。 機機 架架：指機構(gòu)中的固定構(gòu)件AD。 連架桿：連架桿：指與機架直接相連的構(gòu)件AB和CD。 在連架桿中，能作整周回轉(zhuǎn)者稱為曲柄曲柄， 而只能在一定范圍內(nèi)擺動者稱為搖桿搖桿。 連連 桿：桿：指不與機架直接相連的構(gòu)件BC。 鉸鏈四桿機構(gòu)根據(jù)其兩連架桿的運動形式可分為曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機

8、構(gòu)三種型式。鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD平面四桿機構(gòu)的基本型式平面四桿機構(gòu)的基本型式 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)：兩個連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)。如 牛頭刨床工作臺橫向進給機構(gòu) 、縫紉機的踏板機構(gòu) 特點：當以曲柄為原動件時，可將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動變?yōu)閾u桿的往復擺動； 當以搖桿為原動件時，可將搖桿的擺動轉(zhuǎn)變?yōu)榍恼苻D(zhuǎn)動。 雙曲柄機構(gòu)：雙曲柄機構(gòu)：兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)。如振動篩、車輪聯(lián)動機構(gòu)等。 特點：一般當主動曲柄作勻速轉(zhuǎn)動時，從動曲柄作變速轉(zhuǎn)動。 雙搖桿機構(gòu)：雙搖桿機構(gòu)：兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)。如飛機起落架機構(gòu)等。 特點：兩搖桿均作擺動。 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)

9、7-3 縫紉機踏板機構(gòu) 縫紉機踏板機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu) 雷達天線曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)攪面機曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)跑步機曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)自動送料機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)(2) 雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu) 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：二連架桿均為曲柄二連架桿均為曲柄 運動變換：運動變換：轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動，通常二轉(zhuǎn)速不相等轉(zhuǎn)動，通常二轉(zhuǎn)速不相等 舉例：舉例：振動篩機構(gòu)振動篩機構(gòu)機械設計基礎 平面連桿機構(gòu)振動篩（也稱為慣性篩）振動篩（也稱為慣性篩）正平行四邊形機構(gòu)正平行四邊形機構(gòu)蒸汽機車的車輪聯(lián)動機構(gòu)蒸汽機車的車輪聯(lián)動機構(gòu)特殊雙曲柄機構(gòu)特殊雙曲柄機構(gòu) 在雙曲柄機構(gòu)中，如果組成四邊形的對邊長度分別相等，在

10、雙曲柄機構(gòu)中，如果組成四邊形的對邊長度分別相等，即即 ，則根據(jù)曲柄相對位置的不同，可得到，則根據(jù)曲柄相對位置的不同，可得到正正平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)和和反平行四邊形機構(gòu)。反平行四邊形機構(gòu)。反平行四邊形機構(gòu)反平行四邊形機構(gòu)車門啟閉機構(gòu)車門啟閉機構(gòu)ADBCCDAB,特殊特殊雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu)結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：二曲柄等速二曲柄等速 運動不確定問題運動不確定問題 車門開閉機構(gòu)車門開閉機構(gòu)反平行四邊形機構(gòu)反平行四邊形機構(gòu)結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：二曲柄轉(zhuǎn)向相二曲柄轉(zhuǎn)向相反反機械設計基礎 平面連桿機構(gòu)(3) 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu) 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：二連架桿均為搖桿二連架桿

11、均為搖桿 運動變換：運動變換：擺動擺動擺動擺動 舉例舉例: : 鶴式起重機鶴式起重機機械設計基礎 平面連桿機構(gòu) 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)飛機起落架機構(gòu)飛機起落架機構(gòu)風扇搖頭雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)特殊機構(gòu)特殊機構(gòu) 等腰梯形機構(gòu)等腰梯形機構(gòu) 實例實例: : 汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)機械設計基礎 平面連桿機構(gòu)二、二、鉸鏈四桿機構(gòu)的演化鉸鏈四桿機構(gòu)的演化 四桿機構(gòu)的演化，不僅是為了滿足運動方面的要求，還往往是為了改善受力狀況以及滿足結(jié)構(gòu)設計上的需要等。具體的演化方法主要有如下四種：（注意：機構(gòu)經(jīng)演化后其運動性質(zhì)并未改變）選不同的構(gòu)件為機架 改變運動副的尺寸 運動副元素的逆換改變構(gòu)件形狀和運動尺寸1

12、1、轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副、轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副機械設計基礎 平面連桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)：曲柄滑塊機構(gòu)：如下圖所示如下圖所示 的曲柄搖桿機構(gòu)中，搖桿的曲柄搖桿機構(gòu)中，搖桿3上上C點的軌點的軌跡是以跡是以D為圓心，桿為圓心，桿3的長度的長度L3為半徑的圓弧為半徑的圓弧mm。如將轉(zhuǎn)動副。如將轉(zhuǎn)動副D擴擴大，使其半徑等于大，使其半徑等于L3，并在機架上按，并在機架上按C點的近似軌跡點的近似軌跡mm作成一弧作成一弧形槽，搖桿形槽，搖桿3作成與弧形槽相配的弧形塊。作成與弧形槽相配的弧形塊。機械設計基礎 平面連桿機構(gòu) 此時雖然轉(zhuǎn)動副此時雖然轉(zhuǎn)動副D的外形改變，但機構(gòu)的運動特性并沒有改變。的外形改變，但機構(gòu)的運動特

13、性并沒有改變。若將弧形槽的半徑增至無窮大，則轉(zhuǎn)動副若將弧形槽的半徑增至無窮大，則轉(zhuǎn)動副D的中心移至無窮遠處，的中心移至無窮遠處，弧形槽變?yōu)橹辈?，轉(zhuǎn)動副弧形槽變?yōu)橹辈郏D(zhuǎn)動副D則轉(zhuǎn)化為移動副，構(gòu)件則轉(zhuǎn)化為移動副，構(gòu)件3由搖桿變成了由搖桿變成了滑塊，于是曲柄搖桿機構(gòu)就演化為曲柄滑塊機構(gòu)，如圖所示?；瑝K，于是曲柄搖桿機構(gòu)就演化為曲柄滑塊機構(gòu)，如圖所示。 曲曲柄轉(zhuǎn)動中心至其移動方位線柄轉(zhuǎn)動中心至其移動方位線mm的垂直距離稱為偏距的垂直距離稱為偏距e，此時移動，此時移動方位線方位線mm不通過曲柄回轉(zhuǎn)中心，故稱為偏置曲柄滑塊機構(gòu)。不通過曲柄回轉(zhuǎn)中心，故稱為偏置曲柄滑塊機構(gòu)。機械設計基礎 平面連桿機構(gòu)當移動

14、方位線當移動方位線mm通過曲柄轉(zhuǎn)動中心通過曲柄轉(zhuǎn)動中心A時（即時（即e=0），則稱為對心），則稱為對心曲柄滑塊機構(gòu)，如圖所示。曲柄滑塊機構(gòu)廣泛應用于內(nèi)燃機、空曲柄滑塊機構(gòu)，如圖所示。曲柄滑塊機構(gòu)廣泛應用于內(nèi)燃機、空壓機及沖床設備中。壓機及沖床設備中。 1 1）導桿機構(gòu)）導桿機構(gòu)圖圖1所示為曲柄滑塊機構(gòu)，所示為曲柄滑塊機構(gòu)，如將其中的曲柄如將其中的曲柄1作為機架，作為機架，連桿連桿2作為主動件，則連桿作為主動件，則連桿2和構(gòu)件和構(gòu)件4將分別繞鉸鏈將分別繞鉸鏈B和和A作轉(zhuǎn)動。如圖作轉(zhuǎn)動。如圖2所示。所示。 若若L2 L1，則桿，則桿4只能只能作往復擺動，故稱為作往復擺動，故稱為擺動導桿機擺動導桿機

15、。2 2、取不同構(gòu)件為機架、取不同構(gòu)件為機架1 1）導桿機構(gòu)）導桿機構(gòu)機械設計基礎 平面連桿機構(gòu)當當BC桿繞桿繞B點作等速轉(zhuǎn)動時，點作等速轉(zhuǎn)動時，AD桿繞桿繞A點作變速轉(zhuǎn)動，點作變速轉(zhuǎn)動，DE桿驅(qū)動刨刀作變速往返運動。桿驅(qū)動刨刀作變速往返運動。牛頭刨床回轉(zhuǎn)導桿機構(gòu)牛頭刨床回轉(zhuǎn)導桿機構(gòu)2 2）搖塊機構(gòu)）搖塊機構(gòu)機械設計基礎 平面連桿機構(gòu)滑塊滑塊3可繞機架可繞機架2的鉸鏈中心擺動，該機構(gòu)成為擺動滑塊機的鉸鏈中心擺動，該機構(gòu)成為擺動滑塊機構(gòu)或曲柄搖塊機構(gòu)，它是曲柄滑塊機構(gòu)選擇連桿為機架時構(gòu)或曲柄搖塊機構(gòu)，它是曲柄滑塊機構(gòu)選擇連桿為機架時的演變，搖塊機構(gòu)廣泛應用于擺缸式原動機或工作機中，的演變，搖塊機

16、構(gòu)廣泛應用于擺缸式原動機或工作機中，3 3）定塊機構(gòu)）定塊機構(gòu)機械設計基礎 平面連桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)中，若曲柄滑塊機構(gòu)中，若取滑塊為固定件，即取滑塊為固定件，即可得左圖所示的固定可得左圖所示的固定滑塊機構(gòu)或稱定塊機滑塊機構(gòu)或稱定塊機構(gòu)。這種機構(gòu)常用于構(gòu)。這種機構(gòu)常用于手壓抽水機或抽油泵手壓抽水機或抽油泵等機構(gòu)中。等機構(gòu)中。應用應用實例實例一一A41A4曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)1B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C31B2C32作機架作機架A41A41A41A41A41A41A41A41A41A41A41A

17、413B2C曲柄搖塊機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu) 液壓作動筒液壓作動筒車箱舉升機構(gòu)車箱舉升機構(gòu)機械設計基礎 平面連桿機構(gòu)2B12B12B1應用應用實例實例二二1BA21BA2A41B2C3曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)CA43移動導桿機構(gòu)移動導桿機構(gòu)C41BA21BA21BA23手動唧筒機構(gòu)手動唧筒機構(gòu)3作機架1B2機械設計基礎 平面連桿機構(gòu)應用應用實例實例三三C234A41B2C3曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)作機架 A41B2C3導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234回轉(zhuǎn)導桿機構(gòu)回轉(zhuǎn)導桿機構(gòu)lBC lAB，導桿導桿AC整周轉(zhuǎn)動整周轉(zhuǎn)動C23

18、4C234C234C234AB123C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C4lBC lAB，導桿導桿AC擺動擺動擺動導桿機構(gòu)擺動導桿機構(gòu)32C4AB1機械設計基礎 平面連桿機構(gòu)3 3、偏心輪機構(gòu)、偏心輪機構(gòu) 對心式曲柄滑塊機構(gòu)對心式曲柄滑塊機構(gòu) 偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)1B24AC3h=2lAB4C231BA B副擴大機械設計基礎 平面連桿機構(gòu) 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化鉸鏈四桿機構(gòu)的演化 特點：容易加工；特點：容易加工； 工作時潤滑條件和受力情況好；工作時潤滑條件和受力情況好；可用于較重載荷的傳動中。可用于較重載荷的傳動中。 應用舉例：蒸汽機換氣閥傳動

19、機構(gòu)、沖壓機傳動機構(gòu)等。應用舉例：蒸汽機換氣閥傳動機構(gòu)、沖壓機傳動機構(gòu)等。（a a）等效曲柄滑塊機構(gòu)）等效曲柄滑塊機構(gòu) （b b）曲柄滑塊機構(gòu)）曲柄滑塊機構(gòu) （c c）等效曲柄搖桿機構(gòu)）等效曲柄搖桿機構(gòu) （d) d) 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)改變運動副的尺寸一、一、平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條件平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條件 二、二、平面四桿機構(gòu)的平面四桿機構(gòu)的急回運動急回運動三、三、平面四桿機構(gòu)的平面四桿機構(gòu)的死點死點四、四、平面四桿機構(gòu)的平面四桿機構(gòu)的壓力角和傳動角壓力角和傳動角2-3 2-3 平面四桿機構(gòu)的一些基本知識平面四桿機構(gòu)的一些基本知識一、一、平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條

20、件平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條件整轉(zhuǎn)副和擺轉(zhuǎn)副：整轉(zhuǎn)副和擺轉(zhuǎn)副：整轉(zhuǎn)副：整轉(zhuǎn)副：組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件能相對整周轉(zhuǎn)動時，則稱該轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副（或周轉(zhuǎn)副）。擺轉(zhuǎn)副：擺轉(zhuǎn)副：組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件不能作相對整周轉(zhuǎn)動時，則稱該轉(zhuǎn)動副為擺轉(zhuǎn)副。顯然，具有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機構(gòu)才可能存在曲柄。平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條件平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條件鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件： 若要使桿AB成為曲柄，轉(zhuǎn)動副A就應為整轉(zhuǎn)副，即桿AB應能占據(jù)在整周回轉(zhuǎn)中的任何位置。 在在 中中 在在 中中整理得整理得 dacaba將式將式、中的三個不等中的三個不等式兩兩相加，化簡后得式兩兩相加，化簡后得 有整轉(zhuǎn)副的

21、條件：有整轉(zhuǎn)副的條件：最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和即滿足桿長條件。最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和即滿足桿長條件。當滿足桿長條件時，有最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副都是整轉(zhuǎn)副。當滿足桿長條件時，有最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副都是整轉(zhuǎn)副。DCB11DCB22()()adb cbdaccdaba bdca cdb 平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條件平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條件曲柄存在的條件：曲柄存在的條件： 最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；長度之和； 最短桿為連架桿或機架。最短桿為連架桿或機架。 你會你會判斷由不同桿作機架時四桿

22、機構(gòu)屬于哪種機構(gòu)么？判斷由不同桿作機架時四桿機構(gòu)屬于哪種機構(gòu)么？ （1）取最短桿相鄰的構(gòu)件（桿）取最短桿相鄰的構(gòu)件（桿2或桿或桿4）為機架時，）為機架時，最短桿最短桿1為曲柄，而另一連架桿為曲柄，而另一連架桿3為搖桿，故下圖所為搖桿，故下圖所示的兩個機構(gòu)均為曲柄搖桿機構(gòu)。示的兩個機構(gòu)均為曲柄搖桿機構(gòu)。（2）取最短桿為機架，其連架桿）取最短桿為機架，其連架桿2和和4均為曲柄，故均為曲柄，故下圖所示為雙曲柄機構(gòu)。下圖所示為雙曲柄機構(gòu)。 （3）取最短桿的對邊（桿）取最短桿的對邊（桿3）為機架，則兩連架桿）為機架，則兩連架桿2和和4都不能作整都不能作整周轉(zhuǎn)動，故下圖所示為雙搖桿機構(gòu)。周轉(zhuǎn)動，故下圖所示

23、為雙搖桿機構(gòu)。 如果鉸鏈四桿機構(gòu)中的最短桿與最長桿長度之和如果鉸鏈四桿機構(gòu)中的最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和，則該機構(gòu)中不可能存在曲大于其余兩桿長度之和，則該機構(gòu)中不可能存在曲柄，無論取哪個構(gòu)件作為機架，都只能得到雙搖桿柄，無論取哪個構(gòu)件作為機架，都只能得到雙搖桿機構(gòu)。機構(gòu)。由上述分析可知，最短桿和最長桿長度之和小于或由上述分析可知，最短桿和最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和是鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的等于其余兩桿長度之和是鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的必要條件。滿足這個條件的機構(gòu)究竟有一個曲柄、必要條件。滿足這個條件的機構(gòu)究竟有一個曲柄、兩個曲柄或沒有曲柄，還需根據(jù)取何桿為機架來判兩個

24、曲柄或沒有曲柄，還需根據(jù)取何桿為機架來判斷。斷。雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)cbda 以最短桿相鄰桿為機架以最短桿相鄰桿為機架以與最短桿相對的桿為機架以與最短桿相對的桿為機架以最短桿為機架以最短桿為機架NYdcba、判斷由不同桿作機架時四桿機構(gòu)屬于哪種機構(gòu)判斷由不同桿作機架時四桿機構(gòu)屬于哪種機構(gòu) 取不同構(gòu)件為機架時的鉸鏈四桿機構(gòu)型式(a)構(gòu)件4為機架; (b)構(gòu)件2為機架; (c)構(gòu)件1為機架; (d)構(gòu)件3為機架平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條件平面四桿機構(gòu)曲柄存在的條件桿1為最短桿1) L1+eL22）滑塊導向槽足夠長1B24AC3e偏置式曲

25、柄滑塊機構(gòu)偏置式曲柄滑塊機構(gòu)桿1為最短桿1) L1L22）滑塊導向槽足夠長1B24AC3對心式曲柄滑塊機構(gòu)對心式曲柄滑塊機構(gòu)二、二、平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的的急回運動急回運動極位：極位：當以曲柄為原動件時，在其轉(zhuǎn)動一周的過程中，有兩次與連桿共線，這時搖桿分別處于兩個極限位置。機構(gòu)所處的這兩個位置稱為極位。極位夾角：極位夾角：指搖桿處于兩極限位置時，對應的原動件曲柄所夾的銳角。搖桿的擺角：搖桿的擺角：在兩極限位置時，搖桿間所夾的角。 急回運動：急回運動：曲柄等速轉(zhuǎn)動時，搖桿往復擺動的平均速度不相同，搖桿的這種運動性質(zhì)稱為急回運動。當原動件AB由位置AB1以等角速度1順時針轉(zhuǎn)到位置AB2即轉(zhuǎn)過1

26、=180+時，搖桿由位置C1D擺到位置C2D，其擺角為，設其所需時間為t1，C點的平均速度為v1。另外，當原動件AB由位置AB2以等角速度1順時針轉(zhuǎn)到位置AB1即轉(zhuǎn)過2=180時，搖桿由位置C2D擺到位置C1D，其擺角仍為，設其所需時間為t2，C點的平均速度為v2。由于曲柄為等速轉(zhuǎn)動，12，故t1t2，v1v2 。搖桿的這種運動性質(zhì)稱為急回運動。 平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的的急回運動急回運動 通常為了表明急回運動的急回程度，常用行程速度行程速度變化系數(shù)（簡稱行程速比系變化系數(shù)（簡稱行程速比系數(shù)）數(shù)）K K 來衡量。上式表明：當機構(gòu)存在極位夾角時，機構(gòu)便具有急回運動的特性。角越大，K值越大，機構(gòu)

27、的急回運動性質(zhì)也愈顯著。o212211o112122180180C CttKC Ctt11180oKK平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的的急回運動急回運動平面四桿機構(gòu)具有急回特性的條件：平面四桿機構(gòu)具有急回特性的條件：1) 原動件等角速整周轉(zhuǎn)動； 2) 輸出件具有正、反行程的往復運動； 3) 存在極位夾角。偏置曲柄滑塊機構(gòu)，因0，所以有急回作用。對心曲柄滑塊機構(gòu)，因=0，故K=1，無急回作用。擺動導桿機構(gòu)，因0，所以有急回作用。急回運動具有方向性急回運動具有方向性。當原動件的回轉(zhuǎn)方向改變時，急回的行程也跟著改變，所以，在這類機械設備上都應明顯標出原動件的正確回轉(zhuǎn)方向。 在一般機械中都是利用急回作用的慢

28、進快退來節(jié)省空回行程的時間，以提高生產(chǎn)率的，但是，在一些破碎機等設備中，則是利用快進慢退以使物料有充足的時間落下。 四、四、平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的的壓力角和傳動角壓力角和傳動角壓力角：壓力角：在不計各運動副的摩擦力及構(gòu)件重力和慣性力時，由主動件AB經(jīng)連桿BC傳遞到從動件CD上點C的力F，將沿BC方向，作用在從動件CD上的力F與該力作用點C的絕對速度c之間所夾的銳角稱為壓力角。 壓力角越小，傳動角越大，則有效分力越大，機構(gòu)傳力性能越好；反之，壓力角越大，傳動角越小，則有效分力越小，機構(gòu)傳力越費勁，傳動效率越低?？傊瑐鲃咏莻鲃咏窃酱?，對機構(gòu)的越大，對機構(gòu)的傳力越有利。傳力越有利。在連桿機構(gòu)中

29、，常用傳動角的大小及其變化情況來衡量機構(gòu)傳力性能的好壞。 傳動角：傳動角：指連桿和從動件之間所夾的銳角。和互為余角。平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的的壓力角和傳動角壓力角和傳動角 在機構(gòu)的運動過程中傳動角的大小是變化的，為保證機構(gòu)傳力性能良好，一般機械應使最小傳動角min40；對于顎式破碎機、沖床等大功率機械，最小傳動角應取大一些，可取min50；對于小功率的控制機構(gòu)和儀表，min可略小于40。 在在ABD和和BCD中，分別有中，分別有 cos2cos2222222bccbladdalBDBD式中，式中， 。 BCD聯(lián)立求解得聯(lián)立求解得bcaddacb2cos2cos2222 。有最小值（或最大值）

30、，（或）時，（或11cos1800oo與與如何確定鉸鏈四桿機構(gòu)的最小傳動角？B1B2 當當 時，時， = =（對頂角關(guān)系）；（對頂角關(guān)系）； 當當 時，時， = -= -（互為補角關(guān)系）。（互為補角關(guān)系）。由此可見，要判斷由此可見，要判斷 minmin位置前，首先應判斷位置前，首先應判斷minmin、maxmax位置。位置?？煞忠韵氯N情況討論：可分以下三種情況討論： 時，時， minmin= =minmin ； 時，時， minmin= -= -maxmax ； 機構(gòu)中機構(gòu)中和和兩種情況共存時，可先計算當兩種情況共存時，可先計算當 時時的的 1min1min= =minmin ，然后再計算當

31、，然后再計算當 時的時的 = -= -maxmax 。則則 minminmin min 1min 1min , , 2min2min 。結(jié)論：結(jié)論：最小傳動角最小傳動角 min min 出現(xiàn)在主動曲柄與出現(xiàn)在主動曲柄與機架共線（機架共線（ABAB1 1，ABAB2 2）的兩位置之一）的兩位置之一（ ）。）。 oo0180或 =進一步分析進一步分析與與 的關(guān)系的關(guān)系min2o90o90o180o90o90o180o90o90o180三、平面四桿機構(gòu)三、平面四桿機構(gòu)的的死點死點 機構(gòu)傳動角為0度或者壓力角為90度的位置稱為死點位置，如下圖曲柄搖桿機構(gòu)中，若以搖桿位原動件，當其擺到極限位置是，連桿與

32、從動件共線，在此位置中，傳動角為0度，壓力角為90度，作用曲柄的有效分力為零，無論F多大，搖桿通過連桿加于曲柄的力恰好通過曲柄回轉(zhuǎn)中心，不能使曲柄轉(zhuǎn)動。都不能驅(qū)使曲柄轉(zhuǎn)動，機構(gòu)處于死點位置。 三、平面四桿機構(gòu)三、平面四桿機構(gòu)的的死點死點 四桿機構(gòu)中是否存在死點取決于從動件與連桿是否存在共線位置。對于曲柄連桿機構(gòu)，當以曲柄為原動件時，搖桿與連桿不可能出現(xiàn)共線位置，故不會出現(xiàn)死點位置；當以搖桿為原動件時，曲柄與連桿存在共線位置，會出現(xiàn)死點。 死點平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的的死點死點為使機構(gòu)順利地通過死點而正常運轉(zhuǎn)，通?？刹扇∪缦麓胧簽槭箼C構(gòu)順利地通過死點而正常運轉(zhuǎn)，通?？刹扇∪缦麓胧?)采用將

33、兩組以上的同樣機構(gòu)組合使用，而使各組機構(gòu)的死點相互錯開排列的方法（如機車車輪聯(lián)動機構(gòu)，其兩側(cè)的曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄位置相互錯開了90）；2)采用安裝飛輪加大慣性的方法，借慣性作用使機構(gòu)闖過死點（如縫紉機踏板機構(gòu)）；3)對從動曲柄施加其它外力。利用機構(gòu)錯位排列平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的的死點死點具具夾夾速速快快 飛機起落架機構(gòu)飛機起落架機構(gòu)死點的利用死點的利用 折疊家具機構(gòu)折疊家具機構(gòu)=00機械設計基礎 平面連桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)的的死點死點極位和死點的異同：極位和死點的異同： 機構(gòu)的極位和死點實際上是機構(gòu)的同一位置，不同的是機構(gòu)的原動件不同。 當原動件與連桿共線時為極位，在極位附近，由

34、于從動件的速度接近于零，故可獲得很大的增力效果。 當從動件與連桿共線時為死點，機構(gòu)在死點不能運動，但如因沖擊、振動等原因使機構(gòu)離開死點時，從動件既可能正轉(zhuǎn)也可能反轉(zhuǎn)，故死點位置是機構(gòu)運動的轉(zhuǎn)折點（即出現(xiàn)機構(gòu)運動的不確定現(xiàn)象）。死點與自鎖的區(qū)別：死點與自鎖的區(qū)別： 機構(gòu)處于死點位置時，不論驅(qū)動力多大，都不能使機構(gòu)運動，這一點似乎與自鎖相似，但兩者的實質(zhì)是不同的，機構(gòu)之所以發(fā)生自鎖，是由于機構(gòu)中存在摩擦的關(guān)系，而機構(gòu)處于死點時，即使不存在摩擦，機構(gòu)也不能運動。這是它們的區(qū)別。 如下圖所示為一鉸鏈四桿機構(gòu)，已知各桿的長度（如圖所示），試問如下圖所示為一鉸鏈四桿機構(gòu)，已知各桿的長度（如圖所示），試問（

35、1）該鉸鏈四桿機構(gòu)的轉(zhuǎn)動副）該鉸鏈四桿機構(gòu)的轉(zhuǎn)動副 、 為整轉(zhuǎn)副。為整轉(zhuǎn)副。（2）若以桿）若以桿AB為機架時，該機構(gòu)為為機架時，該機構(gòu)為 機構(gòu)。機構(gòu)。（3）若以桿）若以桿BC為機架時，該機構(gòu)為為機架時，該機構(gòu)為 機構(gòu)。機構(gòu)。（4）若以桿）若以桿CD為機架時，該機構(gòu)為為機架時，該機構(gòu)為 機構(gòu)。機構(gòu)。（5）若以桿）若以桿AD為機架時，該機構(gòu)為為機架時，該機構(gòu)為 機構(gòu)。機構(gòu)。例題例題解解如圖所示為一曲柄滑塊機構(gòu)，試問：如圖所示為一曲柄滑塊機構(gòu)，試問： (1) 該機構(gòu)曲柄存在的條件；該機構(gòu)曲柄存在的條件； (2) 該機構(gòu)有無急回運動；該機構(gòu)有無急回運動； (3) 該機構(gòu)有無死點，在什么條件下出現(xiàn)死點；

36、該機構(gòu)有無死點，在什么條件下出現(xiàn)死點； 例題例題解解1）該機構(gòu)有曲柄的條件：）該機構(gòu)有曲柄的條件：a+e = l1 =( A A C1A A C2)/ 2 C2C1P=90, ,交于交于P;P; 90-P A A C1= = l1+ +l2C1C2DA設計：潘存云設計：潘存云ADmn=D2) 導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)分析：分析： 由于由于與與導桿擺角導桿擺角相等，設計此相等，設計此 機構(gòu)時，僅需要確定曲柄機構(gòu)時，僅需要確定曲柄 a。計算計算180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);任選任選D D作作mDnmDn，取取A A點，使得點，使得AD=d, AD=d, 則則: : a=dsi

37、n(a=dsin(/2)/2)。=Ad作角分線作角分線; ;已知：機架長度已知：機架長度d，K，設計此機構(gòu)。，設計此機構(gòu)。設計：潘存云E222ae3) 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)H已知已知K K，滑塊行程，滑塊行程H H，偏，偏距距e e，設計此機構(gòu)，設計此機構(gòu) 。計算計算: 180180(K-1)/(K+1)(K-1)/(K+1); ;作作C1 C2 H H作射線作射線C1O O 使使C2C1O=90, , 以以O O為圓心，為圓心，C1O O為半徑作圓。為半徑作圓。以以A A為圓心，為圓心，A A C1為半徑作弧交于為半徑作弧交于E,E,得：得：作射線作射線C2O O使使C1C2 O=90。 作偏距線作偏距線e e，交圓弧于，交圓弧于A A，即為所求。，即為所求。C1C29090-o9090-Al1 =EC2/ 2l2 = A = A C2EC2/ 2已知條件：行程速比系數(shù)已知條件：行程速比系數(shù)K、搖桿的長度、搖桿的長度 CD和搖桿的擺角和搖桿的擺角討論：由于曲柄軸