第六章常用機構平面連桿機構《機械基礎》第六章平面連桿機構§6-1平面連桿機構概述

§6-2鉸鏈四桿機構§6-3其他平面連桿機構§6-1

平面連桿機構概述（PlanarLinkage）機械基礎連桿機構：各構件間均以低副（轉動副、移動副、球面副、圓柱副等）相連接的機構稱為連桿機構，也叫低副機構。平面機構：各構件的相對運動平面互相平行（常用的機構大多數為平面機構）。空間機構：至少有兩個構件能在三維空間中相對運動。連桿機構（面接觸的結構）的優點：運動副單位面積受壓力較小，面接觸便于潤滑，故磨損較??；制造方便，易獲得較高的精度；兩構件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的；連桿機構可以實現給定的運動規律或實現給定的運動軌跡，但只用于速度較低的場合。機械基礎平面連桿機構分為四桿機構和多桿機構。鉸鏈四桿機構：

全部用轉動副相連的平面四桿機構。它是平面四桿機構的基本型式之一，其它型式的四桿機構可看作是在它的基礎上通過演化而成的。機械基礎§6-2鉸鏈四桿機構（Four-barlinkages）機架：機構的固定構件；連桿：不直接與機架連接的構件；連架桿：與機架用轉動副相連接的構件；連架桿可分為：曲柄：能繞機架作整周轉動的連架桿；搖桿：只能繞機架作小于360°的某一角度擺動的連架桿。機械基礎DABC搖桿機架搖桿連桿雙搖桿機構DABC曲柄機架曲柄連桿雙曲柄機構機械基礎曲柄搖桿機構DABC搖桿機架曲柄連桿在鉸鏈四桿機構中，按連架桿能否作整周轉動，可將鉸鏈四桿機構分為：一、曲柄搖桿機構二、雙曲柄機構三、雙搖桿機構機械基礎★★★曲柄存在的條件★★★1、整轉副：2、整轉副存在的條件：兩構件能相對轉動360的轉動副。取決于各桿的長度。l1Al4l2l3CBDB'C'B"C"曲柄搖桿機構分析：若l1能繞A整周相對轉動，則存在兩個特殊位置。在AC"D中有：l4(l2

l1)l3

l3(l2

l1)l4l1l4

l2l3……（1）l1l3

l2l4……（2）l1l2

l4l3……（3）機械基礎在AC

'D中有：將（1）、（2）、（3）式兩兩相加，得到以下關系式：l1l2，l1l3，l1l4以上關系表明l1為最短桿。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等于其它兩桿長度之和。（2）最短桿條件：連架桿和機架中必有一桿是最短桿。l1l4

l2l3……（1）l1l3

l2l4……（2）l1l2

l4l3……（3）機械基礎注意：鉸鏈四桿機構必須滿足四構件組成的封閉多邊形條件：最長桿的桿長

其余三桿長度之和。你會判斷由不同桿作機架時四桿機構屬于哪種機構么？——方法如下機械基礎雙搖桿機構曲柄搖桿機構雙搖桿機構雙曲柄機構以最短桿相鄰桿為機架以與最短桿相對的桿為機架以最短桿為機架NY一、曲柄搖桿機構

兩個連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機構稱為曲柄搖桿機構。

曲柄1為原動件，作勻速轉動；搖桿3為從動件，作變速往復擺動。機械基礎曲柄搖桿機構DABC搖桿機架曲柄連桿雷達天線俯仰機構機械基礎可以實現由曲柄的整周回轉運動到搖桿往復擺動的運動轉換。攪拌機機械基礎可以實現由曲柄的整周回轉運動到搖桿往復擺動的運動轉換?？梢詫u桿的擺動轉換為曲柄的整周回轉運動。汽車車窗雨刷機構縫紉機機械基礎二、雙曲柄機構兩個連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構稱為雙曲柄機構。雙曲柄機構機械基礎DABC曲柄機架曲柄連桿雙曲柄機構機械基礎慣性篩工作機構從動曲柄3與主動曲柄1的長度不同，故當主動曲柄1勻速回轉一周時，從動曲柄3作變速回轉一周，機構利用這一特點使篩子6作加速往復運動，提高了工作性能。

1、曲柄1為原動件，作等角速轉動；從動件曲柄3也以相同角速度轉動。特例：平行雙曲柄機構，其相對兩桿平行且相等。2、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。B2C2AB1C1D123B3C3''C3'

為了消除這種運動不確定狀態,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。ABCD123B1C1機械基礎B'C'C'1B'1B'C'機車驅動輪聯動機構機械基礎三、雙搖桿機構兩個連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構稱為雙搖桿機構。雙搖桿機構機械基礎DABC搖桿機架搖桿連桿雙搖桿機構機械基礎起重機吊臂結構ABCD構成雙搖桿機構，AD為機架，在主動搖桿AB的驅動下，隨著機構的運動連桿BC的外伸端點E獲得近似直線的水平運動（EE），使吊重Q能作水平移動，大大節省了移動吊重所需要的功率。

機械基礎飛機起落架機構（1）機構的急回運動特性：四、曲柄搖桿機構的一些主要特性：擺角

C1C2DAB1B2B1C2∵12,∴t1

t2,

1180

曲柄轉角2180

C1C2C2C1鉸鏈C的平均速度：v1<v2

它表明搖桿具有急回運動特性。慢行程快行程v1=/t1C1C2v2=/t2C1C2機械基礎急回運動特性可用行程速比系數（或行程速度變化系數）K

表示：曲柄搖桿機構的極位夾角

越大，K值越大，急回運動的性質越顯著。

=0、K=1時，無急回特性。

極限夾角計算公式：式中

為搖桿處于兩極限位置時，對應的曲柄所夾的銳角，稱為極位夾角（C2AC1）。機械基礎連桿機構輸出件具有急回特性的條件：1）原動件作等角速整周轉動；2）輸出件具有正、反行程的往復運動；3）極位夾角

0。機械基礎（2）壓力角和傳動角ABCDFvca、機構壓力角:在不計摩擦力、慣性力和重力的條件下，機構中驅使輸出件運動的力與輸出件上受力點的速度方向間所夾的銳角，稱為機構壓力角，通常用

表示。機械基礎b、傳動角：壓力角

的余角。ABCD

vcFF1F2通常用

表示：

90F1為有效分力；F1=Fcos；，F1

在連桿設計中，為度量方便，習慣用傳動角

來判斷機構傳力性能。

F1，機構傳力性能越好；反之，機構傳力越費勁，傳動效率越低。

，連桿和從動搖桿之間所夾的銳角。機械基礎

min[

]；[

]=40~50；

——[

]為許用傳動角曲柄搖桿機構的最小傳動角min出現在曲柄與機架共線（即曲柄轉角=0o

或

=180

）的位置。

機構運轉時，傳動角

是變化的，為了保證機構的正常工作，機構的傳動角作出如下規定。機械基礎（3）死點位置：（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力的條件下:

當搖桿為主動件，連桿和曲柄共線時，過鉸鏈中心A的力，對A點不產生力矩，不能使曲柄轉動，機構的這種位置稱為死點位置。DABCF機械基礎BDACF機械基礎①機構停在死點位置，不能起動。運轉時，靠慣性沖過死點。縫紉機踏板機構工件夾緊機構②利用死點實例機械基礎思考題：曲柄搖桿機構是否一定具有急回特性？是否肯定有死點位置？1.曲柄為原動件，當機構有極位夾角時，就有急回特性；=0、K=1時，無急回特性。2.存在死點位置的標志是：連桿與從動件共線。

搖桿為原動件，有2個死點位置；

曲柄為原動件，沒有死點位置，因為此時連桿與從動桿不會共線。機械基礎【設計實例】如圖示的加熱爐門啟閉機構，圖中Ⅰ為爐門關閉位置，使用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Ⅱ位置。機械基礎解：把爐門當作連桿BC，已知的兩個位置B1C1和B2C2，B和C已成為兩個鉸點，分別作直線段B1B2、C1C2的平分線得b12和c12，另外兩鉸點A和D就在這兩根平分線上。為確定A、D的位置，根據實際安裝需要，希望A、D兩鉸鏈均安裝在爐的正壁面上即圖中yy位置，yy直線分別與b12、c12相交點A和D即為所求。搖桿長轉動副D→∞→直線→滑塊搖桿3→移動副曲柄滑塊機構一、曲柄滑塊機構：當曲柄搖桿機構中的搖桿為無限長時，即為曲柄滑塊機構。具有一個移動副和三個轉動副。機械基礎§6-3其它平面連桿機構(鉸鏈四桿機構的演化)（OtherPlanarLinkages）機械基礎曲柄滑塊機構的應用——內燃機對心曲柄滑塊機構e——稱為偏距e≠0，偏置曲柄滑塊機構e=0，對心曲柄滑塊機構偏置曲柄滑塊機構機械基礎AeB2C2慢行程121B1C1（1）曲柄滑塊機構的行程C1、C2：曲柄與連桿兩次共線時，滑塊移動的兩個極限位置。曲柄滑塊機構同樣具有急回特性。兩個極限位置之間的距離，稱為機構的行程H。主動件：曲柄或滑塊機械基礎H（2）對心式曲柄滑塊機構的死點位置：AB2B1C1w1C2機構停在死點位置，不能起動。解決辦法：運轉時，靠慣性沖過死點。機械基礎二、曲柄導桿機構1234應用實例：回轉式油泵（轉動導桿機構）牛頭刨床的主體機構（擺動導桿機構）取曲柄滑塊機構的原連架桿2為機架而得到的，原連桿3為主動件，若l3

l2，導桿1作整周運動，稱為轉動導桿機構；若l3

l2，導桿1作往復擺動，稱為擺動導桿機構。

機械基礎31242341三、曲柄