第七章平面连杆机构.ppt
71 平面连杆机构的特点 72 铰链四杆机构的组成与分类73 铰链四杆机构的基本性质74 铰链四杆机构的演化连杆机构应用举例连杆机构应用举例71 平面连杆机构的特点 平面连杆机构平面连杆机构由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的,在同一平面或相互平行平面内运动的机构。作用：作用：实现某些较为复杂的平面运动，在生产和生活中广泛用于动力的传递或改变运动形式。港口起重机吊运货物是利用平面连杆机构中的双摇杆机构实现的 铲土机为了保证铲斗平行移动，防止泥土流出，采用了平面连杆机构 四杆机构四杆机构最常用的平面连杆机构，具有四个构件（包括机架）的低副机构。平面铰链四杆机构平面铰链四杆机构构件间用四个转动副相连的平面四杆机构，简称铰链四杆机构铰链四杆机构。铰链四杆机构：铰链四杆机构：四根杆均用转动副连接。滑块四杆机构：滑块四杆机构：杆件间的连接，除了转动副以外，构件3与4使用移动副连接。72 铰链四杆机构的组成与分类 机架：机架：固定不动的构件4。连杆：连杆：不与机架直接相连的构件2。连架杆：连架杆：与机架相连的构件1、3。l 曲柄l 摇杆一、曲柄摇杆机构 二、双曲柄机构 三、双摇杆机构 曲柄曲柄与机架用转动副相连，且能绕该转动副轴线作整周旋转的构件。摇杆摇杆与机架用转动副相连，但只能绕该转动副轴线摆动的构件。曲柄机构曲柄机构一、曲柄摇杆机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构铰链四杆机构的两个连架杆中，其中一个是曲柄，另一个是摇杆。曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构的应用 剪板机剪板机雷达雷达汽车雨刷汽车雨刷缝纫机踏板缝纫机踏板二、双曲柄机构二、双曲柄机构 双曲柄机构双曲柄机构铰链四杆机构中两连架杆均为曲柄。类型：类型：l 不等长双曲柄机构l 平行双曲柄机构l 反向双曲柄机构l 不等长双曲柄机构两曲柄长度不等的双曲柄机构。不等长双曲柄机构不等长双曲柄机构l 平行双曲柄机构 连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等，曲柄转向相同的双曲柄机构。平行双曲柄机构平行双曲柄机构l 反向双曲柄机构 连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等，曲柄转向相反的双曲柄机构。反向双曲柄机构反向双曲柄机构双曲柄机构的应用 惯性筛惯性筛天平天平汽车车门启闭汽车车门启闭三、双摇杆机构三、双摇杆机构 铰链四杆机构中两连架杆均为摇杆。机构两极限位置：l B1C1Dl C2B2A双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构的应用 电风扇摇头机构起重机机构73 铰链四杆机构的基本性质 一、曲柄存在条件 二、急回特性 三、死点位置 一、曲柄存在条件 1最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和。2连架杆和机架中必有一杆是最短杆。铰链四杆机构三种基本类型的判别方法铰链四杆机构三种基本类型的判别方法 l 曲柄摇杆机构的条件：连架杆之一为最短杆l 双曲柄机构的条件：机架为最短杆l 双摇杆机构的条件：连杆为最短杆 当最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和时，无论取哪一杆件为机架，机构均为双摇杆机构。课前回顾1、说出下图四杆机构中的各部分名称2、按连架杆性质不同铰链四杆机构的分类是怎样的【例例1】如图所示的铰链四杆机构，各杆的长度如图。试判断各铰链四杆机构的类型。709011040BADC501009070ADBC a)b)【解解】在图a中，由于 LAD+LBCLAB+LCD，有由于AD为机架，且为最短杆，根据铰链四杆机构类型的判断方法知：该机构为双曲柄机构。在图b中，由于LBC+LCD LAB+LAD，又由于AD杆为机架，据铰链四杆机构类型的判断方法知：该机构为双摇杆机构。【例例2】铰链四杆机构各杆的长度如图所示。欲使该机构称为双曲柄机构，试确定杆BC的取值范围。7012040BADC铰链四杆机构 【解解】已知AD杆为机架，欲使该机构成为双曲柄机构，则应满足以 下条件：（1）BC杆为最长杆时，LAD+LBC LAB+LCD,即 40+70+120 LBC150l （2）CD杆为最长杆时，l LAD+LCD LAB+LBC,即 40+12070+LBCl LBC 90l BC杆的取值范围为：90 LBC150。BCDAC21CB12B12二、急回特性二、急回特性 曲柄摇杆机构中，曲柄摇杆机构中，曲曲柄柄ABAB为为主动件主动件，作匀速，作匀速回转运动，摇杆回转运动，摇杆CDCD为从为从动件作往复摆动。动件作往复摆动。C C1 1D D，C C2 2DD摇杆的摇杆的两个极限位置两个极限位置 摆角摆角 极位夹角：摇杆在两极限位置时，曲柄两位置间所夹极位夹角：摇杆在两极限位置时，曲柄两位置间所夹的锐角称为极位夹角。的锐角称为极位夹角。极位夹角极位夹角铰链四杆机构铰链四杆机构BCDAC21CB12B12 当曲柄当曲柄ABAB1 1位置顺位置顺时针转到时针转到ABAB2 2，摇杆由，摇杆由左极限位置左极限位置C C1 1D D摆到右摆到右极限位置极限位置C C2 2D D，设经历，设经历的时间为的时间为t t1 1,C C点的平均速度点的平均速度曲柄再由曲柄再由ABAB2 2位置回到位置回到ABAB1 1位置时位置时,摇杆自摇杆自C C2 2D D摆回到摆回到C C1 1DD，设经历的时间为，设经历的时间为t t2 2，C C点的平均速度点的平均速度21t t1 1tt2 2所以所以v v2 2vv1 1。v v1 1=C=C1 1C C2 2/t/t1 1v v2 2=C=C2 2C C1 1/t/t2 2 摇杆摆回速度比摆去速度快的性质，称急回特性。摇杆摆回速度比摆去速度快的性质，称急回特性。行程速度变化系数行程速度变化系数1)1(180KK 铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹角位夹角2112122112/tttCCtCCvvK度从动件工作行程平均速度从动件空载行程平均速18018021三、压力角和传动角三、压力角和传动角压力角压力角作用在从动件之上的驱动力F与该力作用点绝对速度Vc之间所夹的锐角称为压力角。传动角传动角通常把压力角的余角（即连杆和从动摇杆之间所夹的锐角）称为传动角。FC2B1BC1CB2DAa)FDC1Ab)DC1B2Ac)曲柄摇杆机构的死点位置 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构,当当CDCD摇杆摇杆为为主动件主动件时时,在曲柄与连杆共在曲柄与连杆共线的位置出现传动角线的位置出现传动角 等于等于0 0的情况的情况,即即此时曲柄与连杆出现此时曲柄与连杆出现共线位置。共线位置。这时无这时无论连杆论连杆BCBC对曲柄对曲柄ABAB的作用力有多大的作用力有多大,都都不能使曲柄转动。机不能使曲柄转动。机构的这种位置称为构的这种位置称为死死点位置。点位置。摇杆处于右极限位置C2D时,连杆与从动件(曲柄)的共线位置C2B2A。死点位置的应用死点位置的应用 工件夹紧后，BCD成一直线，撤去外力 F 之后，机构在工件反弹力 T 的作用下，处于死点位置。即使反弹力很大，工件也不会松脱，使夹紧牢固可靠。四杆机构中有无死点位置四杆机构中有无死点位置,取决于从动件是否与连取决于从动件是否与连杆共线。杆共线。对曲柄摇杆机构而言，当曲柄为主动件时，摇杆与对曲柄摇杆机构而言，当曲柄为主动件时，摇杆与连杆无共线位置，不出现死点。当摇杆为主动件时，曲连杆无共线位置，不出现死点。当摇杆为主动件时，曲柄与连杆共线位置的位置为死点位置。柄与连杆共线位置的位置为死点位置。死点位置的判断死点位置的判断 对于传动机构，设计时必须考虑机构顺利通过死点对于传动机构，设计时必须考虑机构顺利通过死点位置的问题，如利用构件的惯性作用，使机构通过死点。位置的问题，如利用构件的惯性作用，使机构通过死点。工程上有时也利用死点位置提高机构工作的可靠性。工程上有时也利用死点位置提高机构工作的可靠性。1 1、对于铰链四杆机构，当满足构件长度和条件时，、对于铰链四杆机构，当满足构件长度和条件时，若取若取()()为机架，将得到曲柄摇杆机构。为机架，将得到曲柄摇杆机构。A.A.最短杆最短杆 B.B.与最短杆相对的构件与最短杆相对的构件 C.C.最长杆最长杆D.D.与最短杆相邻的构件与最短杆相邻的构件2 2、曲柄摇杆机构，当、曲柄摇杆机构，当()()时，机构处于死点位置。时，机构处于死点位置。A.A.曲柄为原动件、曲柄与机架共线曲柄为原动件、曲柄与机架共线B.B.曲柄为原动件、曲柄与连杆共线曲柄为原动件、曲柄与连杆共线C.C.摇杆为原动件、曲柄与机架共线摇杆为原动件、曲柄与机架共线D.D.摇杆为原动件、曲柄与连杆共线摇杆为原动件、曲柄与连杆共线3 3、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，()()死点死点位置。位置。A.A.有一个有一个B.B.没有没有C.C.有两个有两个D.D.有三个有三个复习思考题复习思考题 4 4、对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取若取()()为机架，将得到双曲柄机构。为机架，将得到双曲柄机构。A.A.最短杆最短杆 B.B.与最短杆相对的构件与最短杆相对的构件 C.C.最长杆最长杆D.D.与最短杆相邻的构件与最短杆相邻的构件 5 5、曲柄摇杆机构，摇杆为原动件当、曲柄摇杆机构，摇杆为原动件当()()时，机构处于时，机构处于极限位置。极限位置。A.A.曲柄与机架共线曲柄与机架共线B.B.曲柄与连杆共线曲柄与连杆共线C.C.摇杆与机架共线摇杆与机架共线 D.D.摇杆与连杆共线摇杆与连杆共线6 6、对于铰链四杆机构，当从动件的行程速比系数、对于铰链四杆机构，当从动件的行程速比系数()()时，机构必有急回特性。时，机构必有急回特性。A.K0A.K0 B.K1 C.K1 C.K1 D.K=17 7、对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，、对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取若取()()为机架，将得到双摇杆机构。为机架，将得到双摇杆机构。A.A.最短杆最短杆 B.B.与最短杆相对的构件与最短杆相对的构件 C.C.最长杆最长杆D.D.与最短杆相邻的构件与最短杆相邻的构件 8.8.铰链四杆机构中，铰链四杆机构中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mma=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。(1)(1)以以a a杆为机架得杆为机架得()()机构机构;(2)(2)以以b b杆为机架得杆为机架得()()机构机构;(3)(3)以以c c杆为机架得杆为机架得()()机构机构;(4)(4)以以d d杆为机架得杆为机架得()()机构机构.74 铰链四杆机构的演化 一、曲柄滑块机构 二、导杆机构 一、曲柄滑块机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构是具有一个曲柄和一个滑块的平面四杆机构，是由曲柄摇杆机构演化而来的。曲柄滑块机构的演化曲柄滑块机构的演化偏心轮机构偏心轮机构曲柄滑块机构的应用l 内燃机气缸内燃机气缸内燃机气缸l 冲压机l 滚轮送料机二、导杆机构 导杆导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机构导杆机构。l 摆动导杆机构l 移动导杆机构l 曲柄摇块机构l 摆动导杆机构牛头刨床主运动机构 摆动导杆机构摆动导杆机构l 移动导杆机构手动抽水机构 移动导杆机构移动导杆机构l 曲柄摇块机构自卸汽车卸料机构 曲柄摇块机构曲柄摇块机构铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化(1)了解常用铰链四杆机构、对心曲柄滑块机构、导杆机构的应用。铰链四杆机构的演化形式铰链四杆机构的演化形式l1.曲柄滑块机构l2.偏心轮机构l3.定块机构l4.摇块机构l5.导杆机构铰链四杆机构的演化铰链四杆机构铰链四杆机构演化成其它形式铰链四杆机构演化成其它形式铰链四杆机构主要演化方法：主要演化方法：（1）将转动副变成移动副）将转动副变成移动副（2）变换机架）变换机架 构件间都是以转动副联接的构件间都是以转动副联接的平面四杆机构，平面四杆机构，曲柄摇杆曲柄摇杆曲柄滑块的演变曲柄滑块的演变插入动画一一.曲柄滑块机构曲柄滑块机构：压力角压力角、传
