新能源汽车机械基础课件：平面连杆机构的组成及应用

平面连杆机构的组成及应用目录01铰链四杆机构组成与分类02铰链四杆机构类型判别03铰链四杆机构的演化形式04平面四杆机构特性与工程应用任务目标：1、了解铰链四杆机构基本知识。2、掌握铰链四杆机构的基本分类。3、熟悉铰链四杆机构的运动性质。4、具体分析汽车常见四杆机构运动的能力。铰链四杆机构组成与分类01铰链四杆机构基本构件机架机架是铰链四杆机构中固定不动的构件，如在常见的铰链四杆机构中，构件AD通常作为机架，它为整个机构提供了固定的支撑基础。0102连架杆-曲柄连架杆中能相对机架做整周转动的称为曲柄。例如在一些机械装置中，曲柄可将圆周运动传递给其他部件，实现特定的运动功能。铰链四杆机构铰链四杆机构基本构件连架杆-摇杆只能做往复摆动的连架杆称为摇杆。像某些摆动设备中，摇杆的摆动带动相关部件完成特定动作。连杆不直接与机架相连接的构件称为连杆。它在机构中起到连接和传递运动的作用，使各构件之间的运动相互协调。曲柄摇杆机构及其应用曲柄摇杆机构能将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动，这种运动转化在实际生产和生活中有着广泛的应用。运动转化原理缝纫机踏板机构也是典型的曲柄摇杆机构。踏板相当于曲柄，通过连续的踩踏动作，带动摇杆做往复摆动，进而驱动缝纫机的运转。缝纫机踏板机构中的应用在搅拌机构中，当曲柄为原动件做连续转动时，可将运动传递给摇杆，使摇杆做往复摆动，从而实现搅拌功能。搅拌机中的应用双曲柄与双摇杆机构车门开闭机构利用反向双曲柄机构运动时两曲柄转向相反的特性，实现两扇门同时敞开或关闭。双曲柄机构-车门开闭机构鹤式起重机中的四杆机构为双摇杆机构，当原动摇杆摆动时，从动摇杆随之摆动，使重物悬挂点沿近似水平直线移动。双摇杆机构-鹤式起重机在惯性筛机构中，原动曲柄做等速圆周运动，从动曲柄做变速转动，使筛子获得所需加速度，达到筛分物料的目的。双曲柄机构-惯性筛01、02、03、铰链四杆机构类型判别02曲柄存在条件与判定规则在铰链四杆机构中，曲柄存在需满足两个条件：一是连架杆与机架中必有一杆是最短杆；二是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和。曲柄存在的必要条件01当最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和时，以最短杆的邻边为机架，得到曲柄摇杆机构；以最短杆为机架，得到双曲柄机构；以最短杆的对边为机架，得到双摇杆机构。最短杆原则对机构类型的影响02若铰链四杆机构最短杆与最长杆长度之和大于其他两杆长度之和，则该机构没有曲柄，无论取哪个构件为机架都只能为双摇杆机构。杆长关系决定机构类型03机构类型判定实例01已知铰链四杆机构ABCD的各杆长度为：lAB=80mm，lBC=130mm，lCD=100mm，lAD=120mm。02经计算，lAB+lBC=80mm+130mm=210mm，lCD+lAD=120mm+100mm=220mm，lAB+lBC＜lCD+lAD，满足杆长条件。03若以AB为机架，得到双曲柄机构；若以BC或AD为机架，得到曲柄摇杆机构；若以CD为机架，得到双摇杆机构。题目条件杆长关系分析不同机架选择下的机构类型铰链四杆机构的演化形式03曲柄滑块与导杆机构在曲柄摇杆机构中，若摇杆长度增加，其端点轨迹趋于平直。当摇杆长度趋于无穷大时，摇杆与机架组成的回转副变成移动副，曲柄摇杆机构就演化为曲柄滑块机构。摇杆演化为滑块的原理内燃机中，活塞相当于滑块，连杆和曲轴构成曲柄摇杆机构演化后的曲柄滑块机构。活塞的往复直线运动通过连杆转化为曲轴的圆周运动，实现动力输出。曲柄滑块机构在内燃机中的应用偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄滑块与导杆机构抽水机利用曲柄滑块机构，将电机的圆周运动转化为滑块的直线运动，从而实现抽水功能。滑块的直线运动带动活塞在泵缸内做往复运动，完成吸水和排水过程。曲柄滑块机构在抽水机中的应用1导杆机构可看作是改变曲柄滑块机构中的固定件演化而来。当杆1长度小于杆2时为转动导杆机构，杆3与杆1都能绕A和B两点做整周转动；当杆1长度大于杆2长度时为摆动导杆机构，杆1只能绕A点在一定范围内往复摆动。导杆机构的特点2摇块与定块机构摇块机构可看作是在导杆机构中取杆3为机架得到的。此时曲柄绕杆3的铰链点转动，滑块随杆1位置的变化而绕C点摆动。自卸车的液压举升机构采用摇块机构，摇块为油缸。通过液压驱动，使曲柄转动，带动摇块摆动，实现车厢的举升和下降。摇块机构的演化特点摇块机构在自卸车液压机构中的应用摇块与定块机构定块机构是将曲柄滑块机构中的滑块作为机架得到的。定块机构的演化特点手动抽水机构应用了定块机构。通过手动操作使曲柄转动，带动连杆和滑块运动，实现抽水功能。定块机构在手动抽水泵中的应用平面四杆机构特性与工程应用04急回运动与传动效率优化根据工作要求预先选定行程速比系数k，再由公式确定机构的极位夹角θ，合理设计机构尺寸，以实现急回运动，从而提升机械效率。传动效率优化策略在曲柄摇杆机构中，利用急回运动使慢行程为工作行程，快行程为空回行程。如牛头刨床，工作行程时刨刀缓慢切削保证加工质量，回程时快速返回，缩短非生产时间，提高生产效率。急回运动提升效率原理极位夹角θ是影响行程速比系数k的关键因素，行程速比系数k=(180°+θ)/(180°-θ)。若极位夹角为0°，行程速比系数为1，无急回特性；极位夹角越大，行程速比系数越大，急回特性越明显。极位夹角与行程速比系数曲柄摇杆机构的急回特性分析死点位置的利用与规避当从动件上的传动角γ等于0°，或压力角α等于90°时，驱动力对从动件的有效力矩为零，这个位置称为机构的死点位置，此时机构会出现从动件转向不定或者卡死的现象。死点位置的定义飞机起落架机构在机轮放下时，杆BC与CD成一直线，机构处于死点位置。此时机轮上虽受到很大的力，但起落架不会反转，使飞机起落和停放更加可靠。死点位置的利用——飞机起落架死点位置的利用与规避工件夹紧机构在F力作用下夹紧工件时，铰链中心B、C、D共线，机构处于死点位置。不管工件加在构件1上的反作用力有多大，也不