铰链四杆机构课件

1、课题二,常用设备的平面连杆机,构形式分析,一、铰链四杆机构的基本形式,二、,铰链四杆机构曲柄存在的条件,三、,铰链四杆机构的演化,1,一、铰链四杆机构的基本形式,?,全部由回转副组成的平面四杆机构称为铰,链四杆机构。,2,?,组成,：,机架,-,机构的固定件,4,；,连架杆,-,与机架用转动副相连接的杆,1,和杆,3,；,连杆,-,不与机架直接连接的杆,2,。,?,能作整周转动的连架杆，,称为曲柄,。,?,仅能在某一角度内摆动的连架杆，,称为,摇杆,。,3,铰链四杆机构的三种基本形式,1.,曲柄摇杆机构,2.,双曲柄机构,3.,双摇杆机构,4,1.,曲柄摇杆机构,?,在铰链四杆机构中，若两个连

2、架杆一个为,曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构,称为曲柄摇杆机构,。,?,曲柄摇杆机构的特点：它能将曲柄的整周,回转运动变换成摇杆的往复摆动，或将摇,杆的往复摆动变换成曲柄的连续回转运动,。,?,举例：雷达天线；缝纫机的踏板机构。,5,图,1-17,雷达天线俯仰角调整机构,6,图,1-18,缝纫机踏板机构,B,A,C,D,皮带轮,踏板,7,2.,双曲柄机构,?,两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机,构,。,?,双曲柄机构的特点：能将等角速度转动变为周期,性变角速度转动,。,通常主动曲柄作等速转动，从,动曲柄作变速转动,。,?,在双曲柄机构中，若两曲柄平行且相等，称为平,行四边形机构,；

3、若对边的长度分别相等，,但连杆,BC,和机架,AD,不平行，则称其为反平行四边形机,构，,?,举例：惯性筛；机车驱动轮联动机构；反平行四,边形机构，如,图,1-21,所示,；车门启闭机构。,8,图,1-19,惯性筛,9,3,2,1,D,C,F,E,B,3,5,2,1,(a),(b),A,4,图,1-20,机车驱动轮联动机构,10,图,1-21,反平行四边形机构,11,图,1-22,公共汽车车门启闭机构,12,3.,双摇杆机构,?,两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双,摇杆机构,。,?,双摇杆机构的特点主要是：,通过适当的设,计，,将主动摇杆的摆角放大或缩小，使从,动摇杆得到所需的摆角；,或者利

4、用连杆上,某点的运动轨迹实现所需的运动,。,?,举例：,图,1-23,所示为大型造型机的翻箱机,构；汽车前轮转向机构。,13,图,1-23,翻砂箱机构,14,图,1-24,汽车前轮转向机构,15,判断：起重机机构属于曲柄摇杆机构、双曲,柄机构还是双摇杆机构？,16,二、,铰链四杆机构曲柄存在,的条件,?,在铰链四杆机构中，能使被连接的两个构,件相对转动,360,度的转动副为整转副。,?,整转副存在是曲柄存在的必要条件。,17,图,f1,转动副成为整转副的条件辅助证明图,18,?,在图,f1,中，设,da,，在杆,1,绕转动副,A,转动的过程中，铰链,点,B,与,D,之间的距离,g,是不断变化的

5、，当,B,点到达图示点,B,1,和,B,2,两位置时，,g,值分别达到最大值,g,max,=d+a,和最小值,g,min,=d-a,。,?,如要求杆,1,能绕转动副,A,相对杆,4,做整周转动，则杆,1,应能,超过,AB,1,和,AB,2,这两个关键位置，即可以构成三角形,B,1,C,1,D,和三角形,B,2,C,2,D,。根据三角形构成原理即可以,推出以下各式。,19,?,由,B,1,C,1,D,可得,:,a+db+c,(a),?,由,B,2,C,2,D,可得,:,b-c,d,-a,c-,bd,-a,?,即,: a+bc+d (b),a+cb+d (c),20,?,将式（,a,）、（,b,）

6、、（,c,）分别两两相加可得,:,a,b,ac,ad,(1-1),?,如,da,，用同样的方法可以得到杆,1,能绕转动副,A,相对于杆,4,做整周转动的条件,:,d+ab+c,;,d+ba+c;,d+ca+b ;,?,即：,d,a,db,dc (1,-2),21,?,式（,1-1,）和式（,1-2,）说明，组成整转副,A,的两个构件中，必有一个为最短杆；,?,式（,a,）、（,b,）、（,c,）说明，该最短杆与,最长杆的长度值和必小于或等于其余两构件,的长度之和，该长度之和关系称为“,杆长之,和条件,”。,22,?,综合归纳以上两种情况，可得出如下结论：,在铰链四杆机构中，如果某个转动副能成为

7、,整转副，则它所连接的两个构件中，必有一,个为最短杆，并且四个构件的长度满足杆长,之和条件。,23,?,设四个构件中最长杆的长度为,L,1,，,最短杆的长度,为,L,2,，,其余两杆长度分别为,L,3,和,L,4,，则整转副存,在的条件可表示为：,若,L,1,+L,2,L,3,+L,4,，,则机构中,存在整转副,。,?,取最短杆的相邻杆为机架时，,得到曲柄摇杆机,构，,如图,1-26,（,a,）,和图,1-26,（,b,）所示,。,?,取最短杆为机架时，,得到双曲柄机构，,如图,1-26,（,c,）,所示,。,?,取最短杆的相对杆为机架时，,得到双摇杆机构，,如图,1-26,（,d,）,所示,

8、。,24,图,1-26,不同类型的铰链四杆机构,25,铰链四杆机构中存在曲柄的充要条,件是什么？,答：,?,最短杆长度,+,最长杆长度,其他两杆长度之,和。,?,最短杆或最短杆的任一相邻杆作为机架。,26,判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、,双曲柄机构还是双摇杆机构？,27,练,习,已知四杆机构中，尺寸如图所示，,AD,为机架，求：,1,、该机构为曲柄摇杆机构时，,l,AB,的最大值。,2,、该机构为双曲柄机构时，,l,AB,的最小值。,28,三、,铰链四杆机构的演化,1.,曲柄滑块机构,2.,导杆机构,3.,摇块机构,4.,定块机构,29,1.,曲柄滑块机构,?,图,1-27,（,a,）所

9、示的曲柄摇杆机构中，,摇杆,3,上,C,点的轨迹是以,D,为圆心，杆,3,的长度为半,径的圆弧,。,如在机架上按,C,点的轨迹做成一弧,形槽，,摇杆,3,做成与弧形槽相配的弧形块，图,1-,27,（,a,）,所示机构演化成图,1-27,（,b,）,所示,机构，此时虽然转动副,D,的外形改变，,但机构的,运动特性并没有改变,。,?,若将弧形槽的半径增至无穷大，则转动副,D,的中,心移至无穷远处，,弧形槽变为直槽，,转动副,D,则转化为移动副，,构件,3,由摇杆变成了滑块，,于是曲柄摇杆机构就演化为曲柄滑块机构，如图,1-27,（,c,）,所示,。,30,图,1-27,曲柄滑块机构的演化,31,曲

10、柄滑块机构的分类,?,在图,1-27,（,c,）,中，滑块导路线不通过曲,柄回转中心，故称为偏置曲柄滑块机构,。,曲柄转动中心至滑块导路线的垂直距离称,为偏距,e,。,?,滑块导路线通过曲柄转动中心,A,时（,即,e,=0,），则称为对心曲柄滑块机构，,如图,1-,27,（,d,）所示,。,?,曲柄滑块机构广泛应用于内燃机、,空压机,及冲床设备中,。,32,2.,导杆机构,?,导杆机构可以看作是在曲柄滑块机构中选取不同,构件为机架演化而成,。,?,导杆,指在滑块中作相对移动的构件。,?,图,1-28,中，,a,：曲柄滑块机构,b,：导杆机构（,ABBC,，转动导杆机,构；,ABBC,，摆动导杆

11、机构）,c,：摆动导杆滑块机构（摇块机构）,d,：移动导杆机构（定块机构）,导杆机构的应用：牛头刨床（图,1-29,、,1-30,）；,33,图,1-28,曲柄滑块机构向导杆机构的演化,34,图,1-29,牛头刨床的摆动导杆机构,35,图,1-30,牛头刨床的转动导杆机构,36,3.,摇块机构,?,在,图,1-28,（,a,）,所示的曲柄滑块机构,中，,若取杆,2,为,固,定,件，,即,可,得,图,1-28,（,c,）,所示的摆动滑块机构，,或称摇块机,构,。,?,这种机构广泛应用于摆动式内燃机和液压,驱动装置内,。,?,图,1-31,所示为自卸卡车翻斗机构及其运动,简图，,在该机构中，因为液压油缸,3,绕铰,链,C,摆动，故称为摇块,。,37,图,1-31,自卸卡车翻斗机构及其运动简图,38,4.,定块机构,?,在,图,1-28,（,a,）,所示曲柄滑块机构中，若,取杆,3,为固定件，即可得,图,1-28,（,d,）,所,示的固定滑块机构或称定块机构,。,这种机,构常用于如,图,1-32,所示抽水唧筒等机构中,。,39,图,1-32,所示为抽水唧筒机构,40,41,填空,1.,物理实验室采用的天平采用了（平行双曲,柄）机构。,2.,（曲柄滑块）机构能把主动件的等