62平面四杆机构

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1、第六章第六章 常用机构常用机构第二节第二节：平面四杆机构：平面四杆机构学习目标：1.掌握铰链四杆机构的形式2.掌握铰链四杆机构类型的判定3.了解铰链四杆机构的演化4.平面四杆机构的基本特性 任务一 铰链四杆机构的形式任务导入任务导入连杆机构应用举例连杆机构应用举例案例导入 案例分析：如图所示为缝纫机踏板机构，为其机构运动简图和结构示意图。缝纫机传动路线为:操作者踩踏踏板使摇杆（主动件）往复摆动连杆曲柄（从动件）带动带轮使机头主轴连续转动。缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构缝纫机缝纫机构缝纫机缝纫机构(一).基本概念：连杆机构：各运动构件全部采用低副（铰链及滑轨）联接而组成的机构。平面连杆机构：各构件

2、的相对运动均在同一平面或相互平行的平面内运动的连杆机构。平面四杆机构：由四个构件组成的平面连杆机构。铰链四杆机构：所有运动副均为铰链的四杆机构。它是平面四杆机构的基本型式。1 1）低副连接，接触表面为平面或圆柱面，压强小，便于润）低副连接，接触表面为平面或圆柱面，压强小，便于润滑，磨损较小，寿命较长，适合传递较大动力；滑，磨损较小，寿命较长，适合传递较大动力；2 2）结构简单，加工方便，易于制造，易于获得较高的运动）结构简单，加工方便，易于制造，易于获得较高的运动精度；精度；3 3）连杆易于做成较长的构件，可实现较远距离的操控；）连杆易于做成较长的构件，可实现较远距离的操控；4 4）能够实现的

3、运动规律和）能够实现的运动规律和运动轨迹多样运动轨迹多样；(二二).).平面连杆机构的特点平面连杆机构的特点5 5）传动）传动链长，链长，累计误累计误差大，差大，难于实难于实现精确现精确运动。运动。（三）、铰链四杆机构的组成机架：机架：固定不动的构件固定不动的构件4 4。连连架杆架杆：与机架相连的构件与机架相连的构件1 1、3 3。连杆：连杆：连接两连架杆的的构件（连接两连架杆的的构件（不与机架直接相连不与机架直接相连）。）。曲柄曲柄:与机架用转动副相连，能做整周回转的连架杆。与机架用转动副相连，能做整周回转的连架杆。摇杆摇杆:与机架用转动副相连，只能做一定角度摆动的连架杆。与机架用转动副相连

4、，只能做一定角度摆动的连架杆。（四）、铰链四杆机构的三种基本形式（四）、铰链四杆机构的三种基本形式 铰链四杆机构根据其两连架杆运动形式的不同（铰链四杆机构根据其两连架杆运动形式的不同（或是或是否存在曲柄否存在曲柄）可分为三类：）可分为三类：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构双摇杆机构1 1、曲柄摇杆机构、曲柄摇杆机构 概念概念：铰链四杆机构的两个连架杆中，若一个是曲柄，另：铰链四杆机构的两个连架杆中，若一个是曲柄，另一个是摇杆，则称为一个是摇杆，则称为曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构。定轴定轴转动转动定轴定轴摆动摆动 应用案例应用案例：雷达天线、搅拌机、雷达天线、搅拌机、缝

5、纫机。缝纫机。缝纫机的脚踏缝纫机的脚踏雷达天线雷达天线曲柄为主动件：曲柄为主动件：摇杆为主动件：摇杆为主动件：搅拌机机构搅拌机机构 功能：将连续转动转换为摆动，或将摆动转换为连续转动。返回2 2、双曲柄机构、双曲柄机构 概念：概念：在铰链四杆机构中，若两个连架杆均在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄时称为双曲柄机构。为曲柄时称为双曲柄机构。定轴定轴转动转动定轴定轴转动转动 应用案例：惯性筛机构不等长双曲柄机构：曲柄曲柄1 1为主动件等速转动，曲柄为主动件等速转动，曲柄3 3为从动件变速转动为从动件变速转动功能：功能：将等速转动转换为不等速同向转动。将等速转动转换为不等速同向转动。惯性筛机构惯

6、性筛机构双曲柄机构的其他类型（1）平行四边形机构：两相对构件互相平行，呈平行四边形的双曲柄机构。应用案例1：单盘秤机构等 单盘秤机构单盘秤机构功能：功能：将等速转动转换为等速同向转动。将等速转动转换为等速同向转动。应用案例应用案例2 2：火车车轮联动装置等火车车轮联动装置等该机构为机车驱动轮联动机构，是利用平行曲柄来消除机构死点位置的运动不确定状态的。功能：功能：将等速转动转换为等速同向转动。将等速转动转换为等速同向转动。（2）逆平行四边形机构：两个曲柄长度相等转向相么，且连杆和机架长度也相等的双曲柄机构。应用案例：公共汽车的车门开关机构 逆平行四边形机构逆平行四边形机构公共汽车的车门开关机构

7、公共汽车的车门开关机构 功能：功能：将等速转动转换为等速将等速转动转换为等速不同向转动。不同向转动。3、双摇杆机构概念：铰链四杆机构的两个连架杆若都是摇杆，则称为双摇杆机构。双摇杆机构双摇杆机构应用案例：港口鹤式起重机、汽车转向机构、电风扇摇头机构、飞机起落架等机构。电风扇摇头机构电风扇摇头机构汽车前轮转向机构汽车前轮转向机构功能功能：将一种摆动转换为另一种摆将一种摆动转换为另一种摆动。动。1、铰链四杆机构存在曲柄的条件 机构中是否存在曲柄（相邻构件能否相对转整周），由各构件长度间的关系决定。llll minmax任务二 铰链四杆机构类型的判定曲柄存在条件（2）最短构件条件：连架杆与机架中必有

8、一杆为最短构件。（1）长度和条件：机构中最短构件与最长构件长度之和小于或等于其余两构件长度之和，即2、利用存在曲柄的条件判断铰链四杆机构、利用存在曲柄的条件判断铰链四杆机构 三种基本类型三种基本类型（1）首先要满足长度和条件llll minmax1 1）若以最短构件相邻边为机架时，机构为曲柄摇杆机构；）若以最短构件相邻边为机架时，机构为曲柄摇杆机构；2 2）若以最短构件为机架，则机构为双曲柄机构；若以最短构件为机架，则机构为双曲柄机构；3 3）若以最短构件对边为机架，则机构为双摇杆机构。若以最短构件对边为机架，则机构为双摇杆机构。动画演示曲柄存在的三种类型：动画演示曲柄存在的三种类型：当最长杆

9、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。（2）不满足长度和条件，即llll minmax想一想 练一练 请判断图所示各机构属于何类铰链四杆机构？作业：如图所示的铰链四杆机构ABCD中，已知各杆的长度分别为：a=30，b=50，c=40，d=45。试确定该机构分别以AD、AB、CD和BC为机架时，属于何种机构？任务三 铰链四杆机构的演化 实际机械中，仅用铰链四杆机构的三种基本型式，难以满足需要，所以在基本型式上进行演化，得到一些机构比如：曲柄滑块机构、导杆机构（含有一个移动副的四杆机构）1、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

10、平面四杆机构，是由曲柄摇杆机构演化而来的。回转副演化成移动副曲柄滑块机构的应用l 内燃机气缸l 冲压机 曲柄滑块机构取不同的构件为机架得到摇杆滑块机构 曲柄摇块机构 导杆机构（曲柄转动导杆机构和曲柄摆动导杆机构）2、摇杆滑块机构、摇杆滑块机构 该机构是通过将曲柄滑块机构中的滑该机构是通过将曲柄滑块机构中的滑块固定而演化得出，它可把主动件的块固定而演化得出，它可把主动件的回转或摆动转化为导杆相对于滑块的回转或摆动转化为导杆相对于滑块的往复移动。往复移动。摇杆滑块机构应用实例手压唧筒 3、曲柄摇块机构、曲柄摇块机构 该机构是通过将曲柄滑块机构中的连杆固定而演化得出，该机构是通过将曲柄滑块机构中的连

11、杆固定而演化得出，它可把主动件的匀速回转运动转化为导杆相对于滑块的往复它可把主动件的匀速回转运动转化为导杆相对于滑块的往复移动并随滑块摆动的形式。移动并随滑块摆动的形式。曲柄摇块机构应用实例自卸汽车卸料机构 转动导杆机构转动导杆机构(1)、曲柄转动导杆机构 将曲柄的连续转动转化为将曲柄的连续转动转化为导杆的转动或摆动。导杆的转动或摆动。该机构是通过将曲柄滑块机构中的曲柄固定演化而成，它可将主该机构是通过将曲柄滑块机构中的曲柄固定演化而成，它可将主动件的匀速回转转化为导杆的非匀速摆动，且具有急回特性。动件的匀速回转转化为导杆的非匀速摆动，且具有急回特性。导杆导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的

12、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。利用摆动导杆机构的急回特性使插刀快速退回，以提高工作效率。利用摆动导杆机构的急回特性使插刀快速退回，以提高工作效率。曲柄移动导杆机构应用实例-插床(2)曲柄摆动导杆机构曲柄摆动导杆机构 该机构具有急回运动性质，且其传动角始该机构具有急回运动性质，且其传动角始终为终为90度，具有最好的传力性能，常用于度，具有最好的传力性能，常用于牛头刨床、插床和送料装置中。牛头刨床、插床和送料装置中。曲柄摆动导杆机构应用实例牛头刨床主运动机构（3 3）牛头刨床）牛头刨床该机构具有急回运动性质，且其传动角始终为90度，具有最好的传力性能，常用于

13、牛头刨床、插床和送料装置中。转/摆动导杆机构区分：AC AB转动导杆机构转动导杆机构摆动导杆机构摆动导杆机构5、偏心轮机构 （1）在曲柄滑块机构或其他含有曲柄的四杆机构中，当曲柄长度很短时，由于存在结构设计困难，工程中常将曲柄设计成偏心轮或偏心轴的形式。（2）目的：不仅克服了结构设计问题，而且还提高了偏心轴的强度和刚度。曲柄为偏心轮结构的连杆机构称为偏心轮机构。1-1-偏心轮偏心轮2-2-连杆连杆 3-3-滑块滑块4-4-机架机架 偏心轮偏心轮 该机构本质上是曲柄滑块机构，偏心轮的回转中心该机构本质上是曲柄滑块机构，偏心轮的回转中心A到到它的几何中心它的几何中心B之间的距离叫偏心距，即曲柄长度

14、。这之间的距离叫偏心距，即曲柄长度。这种机构常用于冲床、剪床及润滑油泵中。种机构常用于冲床、剪床及润滑油泵中。起重机 急回产生:1、急回特性 极位夹角极位夹角摇杆在C1D和C2D两极限位置时，曲柄与连杆共线，对应两位置所夹的锐角，用表示。急回特性急回特性：空回行程时的平均速度大于工作行程时的平均速度。急回特性与死点位置急回特性与死点位置任务四任务四 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性极位夹角 越大，机构的急回特性越明显。急回特性急回特性的应用的应用 缩短非工作时间，提高生产率。2、死点位置 摇杆处于左极限位置C1D时,连杆与从动件(曲柄)的共线位置C1A B1。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。夹具机构夹具机构飞机起落架机构飞机起落架机构死点在实践中的应用死点在实践中的应用死点的利用：飞机起落架和钻床夹紧机构两个实例，了解死点在生活中有益的一面。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。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，如缝纫机的脚踏机构。缝纫机的脚踏机构缝纫机的脚踏机构