1、第第4章章 平面連桿機構平面連桿機構v什么叫平面連桿機構？什么叫平面連桿機構？v鉸鏈四桿機構有哪些形式鉸鏈四桿機構有哪些形式？分別用在哪里？如分別用在哪里？如何區(qū)分它們的類型何區(qū)分它們的類型？v鉸鏈四桿機構有什么樣的運動特性鉸鏈四桿機構有什么樣的運動特性？v如何設計四桿機構如何設計四桿機構？重點：鉸鏈四桿機構的基本類型及其判別重點：鉸鏈四桿機構的基本類型及其判別 曲柄搖桿機構的運動特性曲柄搖桿機構的運動特性 平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計基本要求平面連桿機構平面連桿機構概述概述1 1鉸鏈四桿機構的基本型式及鉸鏈四桿機構的基本型式及其演化其演化2 2鉸鏈四桿機構的特性鉸鏈四桿機構的特性3

2、3平面四桿機構的設計平面四桿機構的設計4 44.1 平面連桿機構及其特點幾個概念幾個概念 全部用低副聯(lián)接而成的機構（低全部用低副聯(lián)接而成的機構（低副機構）副機構） 所有構件都在一個平面或相所有構件都在一個平面或相互平行的平面內運動的連桿機構互平行的平面內運動的連桿機構 所有運動副均為轉動副的四所有運動副均為轉動副的四桿機構桿機構平面連桿機構平面連桿機構連桿機構連桿機構鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構連桿機構的應用：多用于執(zhí)行系統(tǒng)，尤其是運動軌跡不規(guī)則的低速裝置。平面連桿機構及其特點平面連桿機構的平面連桿機構的特點特點可利用連桿實現(xiàn)較復雜的運動規(guī)律和運動軌跡可利用連桿實現(xiàn)較復雜的運動規(guī)律和運動軌跡 面接

3、觸低副，壓強小，便于潤滑，磨損輕面接觸低副，壓強小，便于潤滑，磨損輕結構簡單，易于制造結構簡單，易于制造低副中存在間隙，精度低低副中存在間隙，精度低不容易實現(xiàn)精確復雜的運動規(guī)律不容易實現(xiàn)精確復雜的運動規(guī)律高速傳動時動載荷較大高速傳動時動載荷較大4.24.2 鉸鏈四桿機構的基本型式及其演化鉸鏈四桿機構的基本型式及其演化 一、鉸鏈四桿機構的基本型式一、鉸鏈四桿機構的基本型式各桿名稱各桿名稱1 1、曲柄搖桿機構曲柄搖桿機構兩連架桿一個是曲柄（整周轉）；一個是搖桿（擺動）兩連架桿一個是曲柄（整周轉）；一個是搖桿（擺動） 雷 達 縫紉機曲柄搖桿機構的應用（1）曲柄搖桿機構的應用（2）2 2、雙曲柄機構雙

4、曲柄機構 兩連架桿都是曲柄（整周轉）兩連架桿都是曲柄（整周轉） 主動曲柄勻速轉主動曲柄勻速轉從動曲柄變速轉動 正平行雙曲柄機構正平行雙曲柄機構對邊平行且相等。主、從動曲柄勻速且相等對邊平行且相等。主、從動曲柄勻速且相等機車車輪運動平行四邊形機構的運動不確定現(xiàn)象反平行雙曲柄機構：對邊平行但轉向相反反平行雙曲柄機構：對邊平行但轉向相反 門啟閉機構3 3、雙搖桿機構雙搖桿機構 特點：兩連架桿都是搖桿（擺動）特點：兩連架桿都是搖桿（擺動） 飛機起落架 雙雙搖搖桿桿機機構構應應用：用：鶴鶴式式起起重重機機雙雙搖搖桿桿機機構構應應用：用：汽汽車車前前輪輪轉轉向向機機構構平平行行四四邊邊形形轉轉向向機機構構

5、的的缺缺點點二、二、 鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件 u鉸鏈四桿機構存在曲柄的必要條件是：鉸鏈四桿機構存在曲柄的必要條件是： 最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和度之和u鉸鏈四桿機構存在一個曲柄的條件是：鉸鏈四桿機構存在一個曲柄的條件是： 最短桿的任一相鄰桿為機架（連架桿為最短桿）最短桿的任一相鄰桿為機架（連架桿為最短桿）u鉸鏈四桿機構存在兩個曲柄條件是：鉸鏈四桿機構存在兩個曲柄條件是： 機架為最短桿機架為最短桿結論結論鉸鏈四桿機構型式的判斷鉸鏈四桿機構型式的判斷 三、三、 鉸鏈四桿機構的演化鉸鏈四桿機構的演化 1

6、 1、取不同構件為機架、取不同構件為機架1 1、機構中一個轉動副轉化為移動副機構中一個轉動副轉化為移動副三、三、 鉸鏈四桿機構的演化鉸鏈四桿機構的演化 對心曲柄滑塊機構 偏置曲柄滑塊機構曲柄存在條件：對心曲柄滑塊機構：L1L2 行程S=2L1偏置曲柄滑塊機構：L1+eL2 導桿機構演化過程曲柄滑塊機構中，當將曲柄改為機架時，就演化成導桿機構。 轉動導桿機構 擺動導桿機構L1L2 L1L2 ：機架長度：曲柄長度應用牛頭刨床機構 簡易刨床搖塊機構(1)、演化過程曲柄滑塊機構中，當將連桿改為機架時，就演化成搖塊機構。曲柄滑塊機構中，當將連桿改為機架時，就演化成搖塊機構。 應用泵定塊機構演化過程演化過

7、程曲柄滑塊機構中，當將滑塊改為機架時，就演化成定塊機構。曲柄滑塊機構中，當將滑塊改為機架時，就演化成定塊機構。 應用移動導桿機構 3. .機構中兩個轉動副轉化為移動副機構中兩個轉動副轉化為移動副由于此機構當主動件1等速回轉時，從動到導桿3的位移為y=Labsin ，故又稱正弦機構 雙滑塊機構應用應用 雙滑塊機構曲柄移動導桿機構 雙轉塊機構4 4、擴大運動副、擴大運動副變成變成偏心輪偏心輪機構機構4.3 鉸鏈四桿機構的傳動特性 急回特性急回特性 搖桿的擺角， 極位夾角。一、急回運動和行程速比系數(shù)一、急回運動和行程速比系數(shù)為描述從動搖桿的急回特性，為描述從動搖桿的急回特性，在此引入在此引入行程速比

8、系數(shù)行程速比系數(shù) K KK =180 + 180 - K K值的大小反映了急回運動特性的顯著程度。值的大小反映了急回運動特性的顯著程度。K K值的大值的大小取決于極位夾角小取決于極位夾角 ， 角越大，角越大，K K值越大，急回運動值越大，急回運動特性越明顯；反之，則愈不明顯。當時特性越明顯；反之，則愈不明顯。當時 ，K=1 K=1 ，機構無急回特性。機構無急回特性。 0若在設計機構時若在設計機構時先給定先給定K K值，則值，則 :11180 KK在生產實際中，常利用機構的急回運動來縮在生產實際中，常利用機構的急回運動來縮短非生產時間，提高生產率，如短非生產時間，提高生產率，如牛頭刨床牛頭刨床、

9、往復式運輸機往復式運輸機等。等。 二、壓力角與傳動角二、壓力角與傳動角costFFsinnFF壓力角愈小，機構的傳力效果愈好。所以，壓力角愈小，機構的傳力效果愈好。所以，衡量機構傳力性能，可用壓力角作為標志。衡量機構傳力性能，可用壓力角作為標志。 CvtFnFF壓力角：從動件壓力角：從動件受力方向與受力受力方向與受力點線速度方向之點線速度方向之間所夾的銳角。間所夾的銳角。 傳動角傳動角: :壓力角壓力角的余角即連桿與的余角即連桿與從動件間所夾的從動件間所夾的銳角。銳角。 在連桿機構中，為度在連桿機構中，為度量方便，常用壓力角量方便，常用壓力角的余角即連桿與從動的余角即連桿與從動件間所夾的銳角件

10、間所夾的銳角( (傳傳動角動角) )檢驗機構的傳檢驗機構的傳力性能。力性能。 min傳動角愈大，機構的傳力性能愈好，反之則不利于機構傳動角愈大，機構的傳力性能愈好，反之則不利于機構中力的傳遞。機構運轉過程中，傳動角是變化的，機構中力的傳遞。機構運轉過程中，傳動角是變化的，機構出現(xiàn)最小傳動角的位置正好是傳力效果最差的位置，也出現(xiàn)最小傳動角的位置正好是傳力效果最差的位置，也是檢驗其傳力性能的關鍵位置。是檢驗其傳力性能的關鍵位置。 CvtFnFF設計要求：傳動角傳動角曲柄搖桿機構，以曲柄為原動件時，其曲柄搖桿機構，以曲柄為原動件時，其最小傳動角發(fā)生在曲柄與機架兩次共線最小傳動角發(fā)生在曲柄與機架兩次共

11、線位置之一。位置之一。 minABCD最小傳動角最小傳動角三、死點三、死點 0機構傳動角 （即 ）的位置稱為死點位置。 90機構處于死點位置，從動機構處于死點位置，從動件會出現(xiàn)件會出現(xiàn)卡死卡死（機構自鎖）（機構自鎖）或或運動方向不確定運動方向不確定的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 應對措施和應用1、24.3 平面四桿機構的運動特性總結平面四桿機構的運動特性總結v1. 急回運動特性急回運動特性 v 搖桿來回擺動的擺角相同，但其往復運動快慢不同的特性。搖桿來回擺動的擺角相同，但其往復運動快慢不同的特性。v2. 壓力角和傳動角壓力角和傳動角 v 壓力角壓力角 ：在不計運動副中摩擦和構件質量的情況下，機構從動件受：在

12、不計運動副中摩擦和構件質量的情況下，機構從動件受力方力方 向和受力點速度方向間所夾的銳角。向和受力點速度方向間所夾的銳角。 v 傳動角傳動角 ：壓力角的余角，指的是銳角。：壓力角的余角，指的是銳角。v3. 死點位置死點位置 v 當搖桿為主動件，且從動曲柄與連桿成一直線時機構處于死點位置。當搖桿為主動件，且從動曲柄與連桿成一直線時機構處于死點位置。 設計內容設計內容：選擇形式；確定尺寸（運動簡圖）：選擇形式；確定尺寸（運動簡圖）設計方法設計方法：解析法；實驗法；：解析法；實驗法；圖解法圖解法4.4 平面四桿機構設計簡介設計的基本問題設計的基本問題： 實現(xiàn)給定的運動規(guī)律實現(xiàn)給定的運動規(guī)律 實現(xiàn)給定

13、的運動軌跡實現(xiàn)給定的運動軌跡二、二、四桿機構設計簡介四桿機構設計簡介 設計具有設計具有急回特性的四急回特性的四桿機構，關鍵桿機構，關鍵是要抓住機構是要抓住機構處于極限位置處于極限位置時的幾何關系，時的幾何關系，必要時還應考必要時還應考慮其他輔助條慮其他輔助條件。件。 1.1.按行程速比系數(shù)設計按行程速比系數(shù)設計 例例1例：已知搖桿長度為100，擺角 =50 ， 機架長度為80，行程速比系數(shù)k=1.4，試設計曲柄搖桿機構。解：由給定的行程速比系數(shù)求出極位夾角 :11180 KK= 304lDC2C190-A以A為圓心，AC1為半徑作圓弧交A與E，平分EC2得曲柄長度 。再以A為圓心， 為半徑作圓

14、，交C1A的延長線和C2A于B1和B2，連桿長度 . ABAB2211CBCBBCEB1B21、按給定的行程速比系數(shù)K設計四桿機構 例2： 偏置曲柄滑塊機構，s=30mm,e=12mm,K=1.5,設計此機構。2 2、按給定的連桿位置設計四桿機構按給定的連桿位置設計四桿機構 1 1）. .按給定連桿兩個位置設計鉸鏈四桿機構按給定連桿兩個位置設計鉸鏈四桿機構 有無窮多個解。實際上，還應考慮幾何、動力等輔助條件，例如各桿所允許的尺寸范圍、最小傳動角或其他結構上的要求，就可以合理選定A、D兩點的位置而得到確定的解。如果給定連桿三個、四個或五個位置呢？ 設計一鉸鏈四桿機構作為加熱爐爐門的啟閉機構。已知

15、爐門上兩活動鉸鏈B、C的中心距為50。要求爐門打開后成水平位置，且熱面朝下（如虛線所示）。如果規(guī)定鉸鏈A、D安裝在爐體的y-y豎直線上，其相關尺寸如圖所示。用圖解法求此鉸鏈四桿機構其余三桿的尺寸。 例1：鍋爐爐門啟閉機構例例2：已知造型已知造型機翻箱機構中，機翻箱機構中，BC=200,C到箱地到箱地面距離面距離250，BC在在落下位置時和升起落下位置時和升起位置時的水平距離位置時的水平距離為為1200，要求落下，要求落下時型箱距離地面時型箱距離地面80，升起時箱頂距離，升起時箱頂距離地面地面1100。固定鉸。固定鉸鏈距離地面高度為鏈距離地面高度為80。設計此四連桿。設計此四連桿機構，畫出其機構機構，畫出其機構運動簡圖運動簡圖。例題例題2：自動翻箱機構：自動翻箱機構自動翻箱機構自動翻箱機構3. 3. 按給定兩連架桿的位置設計按給定兩連架桿的位置設計coscoscoscdbasinsinsincbasinsinsincba）（1113121coscoscosRRR）（2223221coscoscosRRR）（3333321coscoscosRRRacdcbR22222a1adR 2cdR 3令令得得可解得各桿長可解得各桿長4. 按給定的運動軌跡設計解析法、實驗法、解析法、實驗法、圖譜法圖譜法三、平面連桿機構的巧妙設計示例三、平面連桿機構的巧妙設計示例v鑄