1、21 鉸鏈四桿機構的基本形式和特性鉸鏈四桿機構的基本形式和特性第二章第二章 平面連桿機構平面連桿機構22 鉸鏈四桿機構有整轉副的條件鉸鏈四桿機構有整轉副的條件23 鉸鏈四桿機構的演化鉸鏈四桿機構的演化 本章要點本章要點1、鉸鏈四桿機構的基本形式及鉸鏈四桿機構、鉸鏈四桿機構的基本形式及鉸鏈四桿機構 曲柄運動特性。曲柄運動特性。2、平面連桿機構、平面四桿機構概念、平面連桿機構、平面四桿機構概念3、整轉副存在的條件。、整轉副存在的條件。4、鉸鏈四桿機構的演化、鉸鏈四桿機構的演化本章要點本章要點21 鉸鏈四桿機構的基本形式和特性鉸鏈四桿機構的基本形式和特性基本概念基本概念（P20）1、鉸鏈四桿機構：、

2、鉸鏈四桿機構： 全部用全部用轉動副轉動副相連的相連的平面四桿機構平面四桿機構。它是平它是平面四桿機構的面四桿機構的基本型式基本型式，其它型式的四桿機構，其它型式的四桿機構可看作是在它的基礎上通過可看作是在它的基礎上通過演化演化而成的。而成的。2、機架：機構的固定構件、機架：機構的固定構件，如桿，如桿4 4 。3、連桿：、連桿：不直接不直接與機架連接的構件，如桿與機架連接的構件，如桿2 2。4、連架桿：、連架桿：與機架用與機架用轉動副轉動副相連接的構件，相連接的構件， 如桿如桿1 1、3 3 。連架桿可分為：連架桿可分為：5、曲柄：、曲柄：能繞機架作能繞機架作整周轉動整周轉動的連架桿，如桿的連架

3、桿，如桿1 1；6、搖桿：、搖桿：只能繞機架只能繞機架作小于作小于360360的的某一角度擺動某一角度擺動 的連架桿，如的連架桿，如3 3。 在鉸鏈四桿機構中，按在鉸鏈四桿機構中，按連架桿能否連架桿能否作整周轉動作整周轉動，可將鉸鏈四桿機構分為：，可將鉸鏈四桿機構分為：一、一、曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構二、二、雙曲柄機構雙曲柄機構三、三、雙搖桿機構雙搖桿機構一、曲柄搖桿機構一、曲柄搖桿機構 兩個連架桿中，一個為兩個連架桿中，一個為曲柄曲柄，另一個為，另一個為搖桿搖桿，則此鉸鏈四桿機構稱為則此鉸鏈四桿機構稱為曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構。 曲柄曲柄1為原動件，作為原動件，作勻速轉動；勻速轉動；搖桿搖桿

4、3為從動件，為從動件，作作變速往復擺動變速往復擺動。雷達天線俯仰機構雷達天線俯仰機構機構特性機構特性雷達天線俯仰機構雷達天線俯仰機構1、機構的、機構的急回運動特性急回運動特性：曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構的一些主要的一些主要特性：特性：擺角擺角 1 1 2 2 1 1 2 2 , t, t1 1tt2 2 , , v v2 2 =C=C1 1C C2 2/t/t2 2 1 1=180=180+, +, v v1 1 =C=C1 1C C2 2/t/t1 1曲柄轉角曲柄轉角 2 2=180=180-C C1 1C C2 2C C2 2C C1 1鉸鏈鉸鏈C的的平均速度平均速度：v v1 1v00。2

5、 2、死點位置、死點位置：（主動件條件）（主動件條件） 在不計構件的重力、慣性力和運動副中的摩擦阻在不計構件的重力、慣性力和運動副中的摩擦阻力的條件下力的條件下: : 當搖桿為主動件當搖桿為主動件，連桿和曲柄共線時，過鉸鏈中，連桿和曲柄共線時，過鉸鏈中心心A A的力，對的力，對A A點不產生力矩，不能使曲柄轉動，機構點不產生力矩，不能使曲柄轉動，機構的這種位置稱為的這種位置稱為死點位置死點位置 。B BD DA AC CF FD DA AB BC CF F工件夾緊機構工件夾緊機構1、機構停在死點位置，不能起動。運轉時，靠、機構停在死點位置，不能起動。運轉時，靠 慣性沖過死點。慣性沖過死點。2、

6、利用死點實例、利用死點實例縫紉機踏板機構縫紉機踏板機構3 3、壓力角和傳動角、壓力角和傳動角A AB BC CD DF Fvcvc（1 1）機構機構壓力角壓力角: :在不計摩擦力、慣在不計摩擦力、慣性力和重力的條件性力和重力的條件下，機構中驅使輸下，機構中驅使輸出件出件運動的力運動的力與輸與輸出件上受力點的出件上受力點的速速度方向度方向間所夾的間所夾的銳銳角角，稱為機構，稱為機構壓力壓力角角，通常用，通常用表示。表示。傳動角傳動角：壓力角：壓力角的余角。的余角。A AB BC CD DvcvcF FF1F1F2F2通常用通常用表示表示. .F F1 1 為為有效分力有效分力F1 = FcosF

7、1 = Fcos, , F F1 1 在連桿設計中，為度量方便，習慣用傳動角在連桿設計中，為度量方便，習慣用傳動角來判來判斷機構傳力性能。斷機構傳力性能。 F F1 1 ，機構傳力性能越好，機構傳力性能越好，反之，機構傳力越費勁，傳動效率越低。反之，機構傳力越費勁，傳動效率越低。 9090，連桿連桿和從動搖桿之間和從動搖桿之間所夾的銳角所夾的銳角minmin ； = 30= 306060；為為許用傳動角許用傳動角。 曲柄搖桿機構的曲柄搖桿機構的最小傳動角最小傳動角出現在曲柄與機架出現在曲柄與機架共線（共線（ 0 0 或或 180180 ）的位置。）的位置。 機構運轉時，傳動角機構運轉時，傳動角

8、是變化的，為是變化的，為了保證機構的正常工作，了保證機構的正常工作，機構的傳動角作出機構的傳動角作出如下規定如下規定（P23）BDBD2 2= = l l1 12 2 + +l l4 42 2-2-2l l1 1l l4 4coscos 最小傳動角的確定最小傳動角的確定在在 ABDABD和和 BCDBCD中：中：F2F2F2F2A AB BC CD D F Fv vc cF1F1B BB BC CC Cminmin l l1 1l l2 2 l l3 3l l4 4manmanBDBD2 2= = l l2 22 2 + +l l3 32 2-2-2l l2 2l l3 3cos cos BC

9、DBCD=F2F2F2F2A AB BC CD D F Fv vc cF1F1B BB BC CC Cminmin l l1 1l l2 2 l l3 3l l4 4manmanCos Cos BCDBCD = =（l l2 22 2 + +l l3 32 2-l l1 12 2-l l4 42 2 +2+2l l1 1l l4 4coscos ） 2 2l l2 2l l3 3 Cos Cos BCDBCD 180- Cos Cos BCDBCD Cos Cos BCDBCD Cos Cos BCDBCD ( 為銳角為銳角)( 為鈍角為鈍角)二、雙曲柄機構二、雙曲柄機構 兩個連架桿均為兩個連

10、架桿均為曲柄曲柄的鉸鏈四桿機構稱為的鉸鏈四桿機構稱為雙曲雙曲柄機構柄機構。特例：特例：平行雙曲柄機構平行雙曲柄機構DABC3412運動特性：運動特性：1、曲柄、曲柄1為原動件，作為原動件，作等角速轉動；等角速轉動；從動件曲柄從動件曲柄3也以也以相同角速度相同角速度轉動轉動。平行雙曲柄機構：平行雙曲柄機構：其相對兩桿其相對兩桿平行平行且且相等相等。2、當四個鉸鏈中心處于同一直線上時，將出現運、當四個鉸鏈中心處于同一直線上時，將出現運動不確定狀態。動不確定狀態。B B2 2C C2 2A AB B1 1C C1 1D D1 12 23 3B B3 3C C3 3 C C3 3 為了消除這種運動不確

11、定狀態為了消除這種運動不確定狀態, ,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構。柄上錯開一定角度再安裝一組平行四邊形機構。A AB BC CD D1 12 23 3B B1 1B B C C C C1 1C C1 1B B1 1機車驅動輪連動機構機車驅動輪連動機構三、雙搖桿機構三、雙搖桿機構 兩個連架桿均為兩個連架桿均為搖桿搖桿的鉸鏈四桿機構稱為的鉸鏈四桿機構稱為雙搖雙搖桿機構桿機構。DABC3412運動特性：運動特性：22 鉸鏈四桿機構有整轉副的條件鉸鏈四桿機構有整轉副的條件一、一、整轉副：整轉副：二、二、整轉副存在的條件：整轉副存在的條件：兩構件能相對轉動兩構件

12、能相對轉動360的轉動副。的轉動副。取決于各桿的長度。取決于各桿的長度。l l1 1Al l4 4l l2 2l l3 3CBDBC BC 曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構分析：若分析：若l l1能繞能繞A整周相對轉動，則存在兩個特殊位置整周相對轉動，則存在兩個特殊位置在在ACACD D中有：中有：在在ACAC D D中有：中有：l l4 4（l l2-2- l l1 1）+ +l l3 3 l l3 3（l l2-2- l l1 1）+ +l l4 4l l1 1+ +l l4 4 l l2 2+ +l l3 3l l1+1+l l3 3 l l2 2+ +l l4 4l l1 1+ +l l2 2

13、 l l4 4+ +l l3 3(3)(3)(2)(2)(1)(1)l l1 1+ +l l4 4 l l2 2+ +l l3 3l l1+1+l l3 3 l l2 2+ +l l4 4l l1 1+ +l l2 2 l l4 4+ +l l3 3(3)(3)(2)(2)(1)(1)將（將（1 1）、（）、（2 2）、（）、（3 3）式兩兩相加，得到以下關系式：）式兩兩相加，得到以下關系式：l l1 1l l2 2， l l1 1l l3 3， l l1 1l l4 4， 以上關系表明以上關系表明l l1 1為最短桿。為最短桿。結論：結論： （1）整轉副存在的條件：整轉副存在的條件：最短桿與

14、最長桿長度之和小于或等最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和。于其它兩桿長度之和。（桿長和條件）（桿長和條件）（2）整轉副是由最短桿與其鄰邊組成。）整轉副是由最短桿與其鄰邊組成。 由于曲柄是連架桿，整轉副處于機架上，才能由于曲柄是連架桿，整轉副處于機架上，才能形成曲柄。所以，具有整轉副的鉸鏈四桿機構是否形成曲柄。所以，具有整轉副的鉸鏈四桿機構是否存在曲柄，還應根據選擇何桿為機架來判斷。存在曲柄，還應根據選擇何桿為機架來判斷。鉸鏈四桿機構類型的判斷條件鉸鏈四桿機構類型的判斷條件： 1 1 在滿足桿長和的條件下：在滿足桿長和的條件下：（1 1）取最短桿為機架時，機架上有兩個整轉副，）取最

15、短桿為機架時，機架上有兩個整轉副，（2 2）取最短桿的鄰邊為機架時，機架上只有一個整）取最短桿的鄰邊為機架時，機架上只有一個整 轉副，該機構為轉副，該機構為. .（3 3）取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有整轉副，）取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有整轉副， 該機構該機構。2 2）注意：注意： 鉸鏈四桿機構必須滿足四構件組成的鉸鏈四桿機構必須滿足四構件組成的封閉多邊形條件：封閉多邊形條件：最長桿的桿長最長桿的桿長 l2，桿桿2能作能作整周轉動整周轉動，桿，桿4只能往復擺動，稱為只能往復擺動，稱為擺動擺動導桿導桿機構。機構。運動特性：運動特性：三、三、搖塊機構和定塊機構：搖塊機構和定塊機構： 選用不同的構件為機架選用不同的構件為機架擺動擺動滑塊機構滑塊機構自卸卡車車箱的舉升機構自卸卡車車箱的舉升機構運動特性：運動特性：固定固定滑塊機構或滑塊機構或定塊機構定塊機構ACB4321ACB4321手搖唧筒手搖唧筒四、四、雙滑塊機構：雙滑塊機構： 改變構件的形狀和運動副改變構件的形狀和運動副4HACD321H4l1ABD3