平面连杆机构课件

1、机械专业教研组 v一、几个基本概念一、几个基本概念 v1、平面连杆机构：构件全部用低副联接而、平面连杆机构：构件全部用低副联接而 成的平面机构。（亦称平面低副机构）成的平面机构。（亦称平面低副机构） v2、平面四杆机构：平面连杆机构中最基本、平面四杆机构：平面连杆机构中最基本 的是有四个构件（包括机架）组成的机构。的是有四个构件（包括机架）组成的机构。 v3 、平面四杆机构类型、平面四杆机构类型:铰链四杆机构和移铰链四杆机构和移 副四杆机构副四杆机构. v4、铰链四杆机构：构件间用四个转动副相、铰链四杆机构：构件间用四个转动副相 连的平面四杆机构连的平面四杆机构。 2-22-2平面四杆机构平面

2、四杆机构 机械专业教研组 二、平面连杆机构的特点和应用二、平面连杆机构的特点和应用 v1、特点、特点 v优点：优点： v(1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传递动力大。面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传递动力大。 v(2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低。低副易于加工，可获得较高精度，成本低。 v(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制 。 v(4)可利用连杆实现多种运动规律和运动轨迹。可利用连杆实现多种运动规律和运动轨迹。 v缺点缺点： v(1)低副中存在间隙，精度低。低副中存在间隙，精度低。 v(2)不容易实现精确复杂

3、的运动规律。不容易实现精确复杂的运动规律。 机械专业教研组 铰链四杆机构的基本型式铰链四杆机构的基本型式 三、铰链四杆机构的基本型式及其演化三、铰链四杆机构的基本型式及其演化 铰链四杆机构：平面四杆机构中，各运动副都是转动副。铰链四杆机构：平面四杆机构中，各运动副都是转动副。 机械专业教研组 概念概念 v铰链四杆机构：平面四杆机构中，各运动铰链四杆机构：平面四杆机构中，各运动 副都是转动副。副都是转动副。 v曲柄曲柄：能作整周转动的连架杆。：能作整周转动的连架杆。 v摇杆摇杆：只能在一定角度内摆动的连架杆。：只能在一定角度内摆动的连架杆。 v机架：机架：机构中固定不动的构件。机构中固定不动的构

4、件。 v连架杆：连架杆：机构中与机架联接的构件。机构中与机架联接的构件。 机械专业教研组 铰链四杆机构的基本类型 铰链四杆机构按机构中是否存在曲柄可以分为三种类型铰链四杆机构按机构中是否存在曲柄可以分为三种类型 1.1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 (1)(1)概念概念: :连架杆一个为曲柄连架杆一个为曲柄, ,一个为摇杆的铰链四杆机构一个为摇杆的铰链四杆机构. . (2)(2)运动特点运动特点: :由转动由转动 摆动或摆动摆动或摆动转动转动. . (3)(3)实例实例: :雷达天线雷达天线、鳄式破碎机、鳄式破碎机 机械专业教研组 应用：应用： 雷雷 达达 缝纫机缝纫机 机械专业教研组 机械专业教

5、研组 正平行双曲柄机构正平行双曲柄机构 反平行双曲柄机构反平行双曲柄机构 （一） 机械专业教研组 （二）平行（二）平行双曲柄机构机构机构 平行平行双曲柄机构机构：在双曲柄机构中，若两曲柄的长度相等，在双曲柄机构中，若两曲柄的长度相等， 且连杆与机架的长度也相等，则称为平行四边形机构。且连杆与机架的长度也相等，则称为平行四边形机构。 a.a.运动特点运动特点: :匀速转动匀速转动 匀速转动匀速转动 b.b.实例实例: :机车车辆联动机构机车车辆联动机构 机械专业教研组 运动不确定现象：运动不确定现象： 机械专业教研组 机械专业教研组 机械专业教研组 机械专业教研组 铰链四杆机构类型的判断 （1

6、1）若满足）若满足 （a a）取最短构件为机架）取最短构件为机架双曲柄机构双曲柄机构 (b)(b)取最短构件邻边为机架取最短构件邻边为机架曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 (c)(c)取最短构件对边为机架取最短构件对边为机架双摇杆机构双摇杆机构 （2 2）若不满足）若不满足 则不论取那个构件为机架均为双摇杆机构。则不论取那个构件为机架均为双摇杆机构。 lmin+lmaxl+l lmin+lmaxl+l 机械专业教研组 机械专业教研组 机械专业教研组 四杆机构的演化 演化过程：演化过程： （1 1）由曲柄摇杆机构，将）由曲柄摇杆机构，将CDCD无穷大，无穷大，C C点轨迹变成直线；点轨迹变成直线； （2

7、 2）演化方法：将转动副）演化方法：将转动副移动副；移动副； （3 3）类型：）类型： a.a.偏心曲柄滑块机构偏心曲柄滑块机构 ，e0 e0 偏距：曲柄转动偏距：曲柄转动 中心距导路的距离。中心距导路的距离。 b.b.对心曲柄滑块机构，对心曲柄滑块机构，e=0e=0 机械专业教研组 (4)(4)运动特点：转动运动特点：转动 往复移动往复移动 （5 5）应用实例：汽车发动机）应用实例：汽车发动机 （6 6）应用范围：广泛应用于活塞式内燃机、空气压缩机、）应用范围：广泛应用于活塞式内燃机、空气压缩机、 自动送料机构自动送料机构。 机械专业教研组 类型类型 对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 偏置曲

8、柄滑块机构偏置曲柄滑块机构 曲柄存在条件：曲柄存在条件： 对心曲柄滑块机构：对心曲柄滑块机构：L L1 1LL2 2 偏置曲柄滑块机构：偏置曲柄滑块机构：L1+eL2 曲柄滑块机构曲柄滑块机构工程应用工程应用 机械专业教研组 2.导杆机构 （1 1）演化过程：演化过程：改变曲柄滑块中的机架而演化来的；改变曲柄滑块中的机架而演化来的； （2 2）演化方法：演化方法：改变曲柄滑块机构的机架改变曲柄滑块机构的机架, ,以构件以构件1 1为机架。为机架。 1 1 2 2 1 1 2 2 机械专业教研组 (2)2)、类型、类型 转动导杆机构转动导杆机构 摆动导杆机构摆动导杆机构 L L1 1LL2 L

9、L1 1 L2 ：机架长度：机架长度：曲柄长度：曲柄长度 机械专业教研组 (3)(3)、应用、应用 牛头刨床机构牛头刨床机构 简易插床简易插床 机械专业教研组 3.摇块机构 （1 1）演化方法：演化方法：以构件以构件2 2为机架，可得摇块机构。为机架，可得摇块机构。 （2 2）应用实例：应用实例：卡车车厢自动卸料机构卡车车厢自动卸料机构 机械专业教研组 机械专业教研组 4.定块机构 （1 1）演化方法：演化方法：以构件以构件3 3为机架，得到定块机构。为机架，得到定块机构。 （2 2）应用实例：应用实例：手压抽水机手压抽水机 机械专业教研组 A B C DB1 C1 A D 1.1.急回运动急

10、回运动 在在曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆 位于两个极限位置，简称极位。位于两个极限位置，简称极位。 当曲柄以当曲柄以逆时针转过逆时针转过180180+时，摇杆从时，摇杆从C1D位置位置 摆到摆到C2D。 所花时间为所花时间为t1 , , 平均速度为平均速度为V1, ,那么有：那么有： / )180( 1 t 1211 tCCV 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 3D 此两处曲柄之间的夹角此两处曲柄之间的夹角 称为称为极位夹角极位夹角。 180180 C2 B2 )180/( 21 CC 机械专业教研组 B1 C1 A D C2 当曲柄以当曲柄

11、以继续转过继续转过180180-时，摇杆从时，摇杆从C2D,置摆到置摆到C1D，所所 花时间为花时间为t2 , ,平均速度为平均速度为V2 , ,那么有：那么有： 180180- /)180( 2 t 因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动的时间不一 样，平均速度也不等。 显然：显然：t t1 1 t t2 2 V V2 2 V V1 1 摇杆的这种特性称为摇杆的这种特性称为急回运动急回运动。用以下比值表示急回程 度 称称K为为行程速比系数行程速比系数。 1 2 V V K 180 180 2 1 t t 且且越大，越大，K值越大，急回性质越明显。值越大，急回性质越明显。 只要只要 0 ， 就有就有

12、KK1 所以可通过分析机构中是否存在 以及的大小来判断机构是否有急 回运动或运动的程度。 1 1 180 K K 设计新机械时，往往先给定设计新机械时，往往先给定K值，于是值，于是: 2212 tCCV )180/( 21 CC 121 221 tCC tCC 机械专业教研组 2.四杆机构的运动特性（以曲柄摇杆机构为例，曲柄为原动件） （1 1）四杆机构的极限位置四杆机构的极限位置 当曲柄与连杆二次共线时，摇杆位于机构的最左或最右的位置。当曲柄与连杆二次共线时，摇杆位于机构的最左或最右的位置。 （2 2）极位夹角（极位夹角（） 从动件处于二个极限位置时，相对应的原动件曲柄所夹的锐角。从动件处于

13、二个极限位置时，相对应的原动件曲柄所夹的锐角。 两个极限位置间，从动件的夹角两个极限位置间，从动件的夹角称为最大摆角。称为最大摆角。 机械专业教研组 试确定下列不同机构以曲柄为原动件时的极限位置？ 机械专业教研组 （3 3）行程速比系数行程速比系数K K 从动件空回行程与工作行程的平均速度之比。从动件空回行程与工作行程的平均速度之比。 讨论：讨论：a. a. 00 K 1 K 1此时机构具有急回特性，此时机构具有急回特性， K K 急急 回特性越显著。回特性越显著。 b. b. =0=0K=1K=1，此时机构无急回特性。，此时机构无急回特性。 K=v2/v1=(180+)/ =(180-) =

14、180(K-1)/ (K+1) 机械专业教研组 试确定摆动导杆机构和曲柄滑块机构以曲柄为 原 动件时是否存在急回特性？ 机械专业教研组 3.四杆机构的传力性能 （1 1）压力角）压力角和传动角和传动角 压力角压力角 ：作用于从动件上的力作用于从动件上的力F F与力作用点的绝对速度方向之与力作用点的绝对速度方向之 间所夹的锐角，称为压力角用间所夹的锐角，称为压力角用表示。表示。 传动角传动角 ：它为压力角它为压力角的余角即的余角即+=90=90 F F的两个分力的两个分力 Fn=Fsin-引起摩擦力，有害分力引起摩擦力，有害分力 Ft=Fcos-有效分力有效分力 讨论：讨论：（） Fn传力性能差

15、。传力性能差。 （ ） Fn 传力性能好。传力性能好。 机械专业教研组 机械专业教研组 为保证机构的传力性能良好，必须限定机构的最小传动角，对于一为保证机构的传力性能良好，必须限定机构的最小传动角，对于一 般机械，通常般机械，通常min min40 40 5050,大功率机械大功率机械min min应大些，而小功率的 应大些，而小功率的min min可 可 取小些。取小些。 min min的确定 的确定 a.a.曲柄摇杆机构的曲柄摇杆机构的min min位置：摇杆 位置：摇杆CDCD为从动件，曲柄为从动件，曲柄ABAB为原动为原动 时，当原动件时，当原动件ABAB与机架与机架ADAD共线时，传

16、动角最小。比较两者两次共线的共线时，传动角最小。比较两者两次共线的 min min，并取小值为该机构的最小传动角 ，并取小值为该机构的最小传动角min min 。 。 机械专业教研组 曲柄摇杆机构的min位置 机械专业教研组 b. b.对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时，最小传动角出现在曲对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时，最小传动角出现在曲 柄与机架垂直的位置。柄与机架垂直的位置。 c.c.对于摆动导杆机构由于在任何对于摆动导杆机构由于在任何 位置时主动曲柄通过滑块传给从动件位置时主动曲柄通过滑块传给从动件 的力的方向，与从动件上受力点的速的力的方向，与从动件上受力点的速 度方向始终一致，所

17、以传动角等于度方向始终一致，所以传动角等于9090度。度。 机械专业教研组 （2 2）死点位置）死点位置 死点位置（死点位置（曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构） 平面连杆机构的传动角平面连杆机构的传动角=0=0，压力角，压力角=90=90度的位置称为死点位置。度的位置称为死点位置。 死点位置的利弊死点位置的利弊 利：工程上利用死点位置进行工作。利：工程上利用死点位置进行工作。 实例一：实例一：飞机起落架飞机起落架 实例二：实例二：夹具机构夹具机构 弊：机构有死点，从动件出现卡死或运动方向不确定现象，对传动不弊：机构有死点，从动件出现卡死或运动方向不确定现象，对传动不 利。利。 克服死点的方法克服死点的方法 （a a）增大从动件的质量，利用惯性度过死点位置。）增大从动件的质量，利用惯性度过死点位置。 实例：实例：缝纫机脚踏板机构缝纫机脚踏板机构 （b b）在从动曲柄上施加外力或安装飞轮以增加惯性。）在从动曲柄上施加外力或安装飞轮以增加惯性。 机械专业教研组 死点位置（死点位置（曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构） 机械专业教研组 学习提要（一） 1.1.了解相关的基本概念：平面连杆机构、四杆机构、铰链四了解相关的基本概念：平面连杆机构、四杆机构、铰链四 杆机构、曲柄、连杆、连架杆、摇杆杆机构、曲柄、连杆、连架杆、摇杆 2.2.掌握铰链四杆机构的基本类型及应用实例；掌握铰链四杆机构的基本类型及应用实