平面四杆机构

1、第第7章章 常用机构连杆机构常用机构连杆机构第一节第一节 平面连杆机构平面连杆机构一、概述一、概述1、平面连杆机构概念：、平面连杆机构概念： 平面连杆机构是各构件用销轴、滑道等方式连接起来的，平面连杆机构是各构件用销轴、滑道等方式连接起来的，各构件间的相对运动在同一平面或互相平行的平面内。各构件间的相对运动在同一平面或互相平行的平面内。2、平面四杆机构、平面四杆机构由由4个构件组成的平面连杆机构称为平面四杆机构个构件组成的平面连杆机构称为平面四杆机构3、运动副、运动副概念：概念： 使两构件直接接触而又能产生一定相对运动的连接，使两构件直接接触而又能产生一定相对运动的连接，称为运动副称为运动副分

2、类：分类：运运 动动副副低副低副高副高副转动副转动副移动副移动副齿轮副齿轮副凸轮副凸轮副螺旋副螺旋副滚轮副滚轮副低副是指两构件作面接触低副是指两构件作面接触高副是指两构件作点或线接触高副是指两构件作点或线接触二、铰链四杆机构二、铰链四杆机构铰链四杆机构：铰链四杆机构： 四个构件全部用四个构件全部用转动副转动副相连的相连的平面四杆机构平面四杆机构。它是平面四杆机构的它是平面四杆机构的基本型式基本型式，其它型式的四杆机，其它型式的四杆机构可看作是在它的基础上通过构可看作是在它的基础上通过演化演化而成的。而成的。1、基本概念、基本概念摇杆：摇杆：只能绕机架只能绕机架作小于作小于360360的的某一角

3、度摆动某一角度摆动 的连架杆，如的连架杆，如3 3。机架：机构的固定构件机架：机构的固定构件，如杆，如杆4 。连杆：连杆：不直接不直接与机架连接的构件，如杆与机架连接的构件，如杆2。连架杆：连架杆：与机架用与机架用转动副转动副相连接的构件，相连接的构件， 如杆如杆1、3 连架杆可分为：连架杆可分为：曲柄：曲柄：能绕机架作能绕机架作整周转动整周转动的连架杆，如杆的连架杆，如杆1；2、各杆名称、各杆名称 在铰链四杆机构中，按在铰链四杆机构中，按曲柄的存在情况曲柄的存在情况，可将，可将铰链四杆机构分为：铰链四杆机构分为：曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构它们的根本区别在

4、于它们的根本区别在于连架杆是否为曲柄连架杆是否为曲柄3、分类、分类曲柄存在的条件曲柄存在的条件：1）最短杆与最短杆与 最长杆长度之和小于或等于其余两杆最长杆长度之和小于或等于其余两杆 之和。之和。2）机架机架 与连架杆中必有一杆与连架杆中必有一杆 为最短杆。为最短杆。 若有一个条件不满足，则无曲柄存在，此四杆机若有一个条件不满足，则无曲柄存在，此四杆机构只能是双摇杆机构。构只能是双摇杆机构。abc d铰链四杆机构类型的判断条件铰链四杆机构类型的判断条件：若：最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和时：若：最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和时：（1）取）取最短杆最短杆为机架时，

5、为机架时，（2）取）取最短杆的相邻杆最短杆的相邻杆为机架时，该机构为为机架时，该机构为（3）取）取最短杆的相对杆最短杆的相对杆为机架时，该机构为机架时，该机构若：最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时：若：最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时：不论取哪一杆为机架，都不论取哪一杆为机架，都无曲柄存在无曲柄存在，机构只能为机构只能为。练习练习1：判断下列铰链四杆机构的类型：判断下列铰链四杆机构的类型abc d1、a=20,b=50,c=30,d=45（1）d为机架为机架（2）a为机架为机架（3）c为机架为机架（4）b为机架为机架曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构双摇杆

6、机构双摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构练习练习2：判断下列各四杆机构的类型：判断下列各四杆机构的类型曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构（一）曲柄摇杆机构（一）曲柄摇杆机构 两个连架杆中，一个为两个连架杆中，一个为曲柄曲柄，另一个为，另一个为摇杆摇杆，则此铰链四杆机构称为则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构。 曲柄曲柄1为原动件，作为原动件，作匀速转动；匀速转动；摇杆摇杆3为从动件，为从动件，作作变速往复摆动变速往复摆动。雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构曲柄摇杆机构的应用曲柄摇杆机构的应用雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构曲柄摇杆机构的应用

7、曲柄摇杆机构的应用缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构2143摇杆主动摇杆主动3124曲柄摇杆机构的应用曲柄摇杆机构的应用剪刀机剪刀机曲柄摇杆机构的应用曲柄摇杆机构的应用曲柄摇杆机构的应用曲柄摇杆机构的应用牛头刨床刨刀进给机构牛头刨床刨刀进给机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构的一些主要的一些主要特性：特性：1、机构的、机构的急回运动特性急回运动特性： 当曲柄转动一周时，当曲柄转动一周时，有有两次两次曲柄与连杆共线。曲柄与连杆共线。这两个位置就是这两个位置就是极限位置，极限位置，简称简称极位极位摆角摆角 1 1 2 2 1 1 2 2 , t, t1 1tt2 2 , , v v2 2 =C=C1 1C C2

8、 2/t/t2 2 1 1=180=180+, +, v v1 1 =C=C1 1C C2 2/t/t1 1曲柄转角曲柄转角 2 2=180=180-C C1 1C C2 2C C2 2C C1 1铰链铰链C的的平均速度平均速度：v v1 1v00，K1K1时具有时具有急回特性，急回特性，越大，越大，K K值越大，值越大，急回运动的性质越显著。急回运动的性质越显著。极位夹角计算公式：极位夹角计算公式： 式中式中为摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄所为摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄所夹的锐角，称为夹的锐角，称为极位夹角极位夹角（ C2AC1） 。2 2、死点位置、死点位置：（主动件条件）（主动件

9、条件）当摇杆为主动件当摇杆为主动件，连杆和曲柄共线时，过铰链中心，连杆和曲柄共线时，过铰链中心A A的力，对的力，对A A点不产生力矩，不能使曲柄转动，机构的点不产生力矩，不能使曲柄转动，机构的这种位置称为这种位置称为死点位置死点位置 。B BD DA AC CF FD DA AB BC CF F1、机构停在死点位置，不能起动。运转时，靠、机构停在死点位置，不能起动。运转时，靠 惯性冲过死点。可惯性冲过死点。可加飞轮加飞轮增大惯性增大惯性工件夹紧机构工件夹紧机构2、利用死点实例、利用死点实例飞机起落架机构飞机起落架机构曲柄摇杆机构的演化曲柄摇杆机构的演化送料机构送料机构内燃机内燃机二、双曲柄机

10、构二、双曲柄机构 两个连架杆均为两个连架杆均为曲柄曲柄的铰链四杆机构称为的铰链四杆机构称为双曲双曲柄机构柄机构。主动曲柄作等速转动时，从动曲柄随之作变速转动。主动曲柄作等速转动时，从动曲柄随之作变速转动。平行双曲柄机构平行双曲柄机构其相对两杆其相对两杆平行平行且且相等相等。1、主动曲柄作、主动曲柄作等角速转动；等角速转动；从动件曲柄也以从动件曲柄也以相同角速度相同角速度转动转动。2、当四个铰链中心处于同、当四个铰链中心处于同一直线上时，将出现运动一直线上时，将出现运动不确定状态。不确定状态。摄影平台升降机构摄影平台升降机构摄影平台升降机构摄影平台升降机构B B2 2C C2 2A AB B1

11、1C C1 1D D1 12 23 3B B3 3C C3 3 C C3 3 为了消除这种运动不确定状态为了消除这种运动不确定状态, ,可可增设辅助机构增设辅助机构或在主、从动曲柄上错开一定角度再安装一组平行或在主、从动曲柄上错开一定角度再安装一组平行四边形机构。四边形机构。A AB BC CD D1 12 23 3B B1 1B B C C C C1 1C C1 1B B1 1机车驱动轮连动机构机车驱动轮连动机构在主、从动曲柄上错开一定角度再安装一组平行四边形机构在主、从动曲柄上错开一定角度再安装一组平行四边形机构在主、从动曲柄上错开一定角度再安装一组平行四边形机构在主、从动曲柄上错开一定角

12、度再安装一组平行四边形机构在主、从动曲柄上错开一定角度再安装一组平行四边形机构在主、从动曲柄上错开一定角度再安装一组平行四边形机构反向双曲柄机构反向双曲柄机构两曲柄旋转方向相反，两曲柄旋转方向相反，且角速度不相等且角速度不相等公共车门自动启闭机构公共车门自动启闭机构公共车门自动启闭机构公共车门自动启闭机构三、双摇杆机构三、双摇杆机构 两个连架杆均为两个连架杆均为摇杆摇杆的铰链四杆机构称为的铰链四杆机构称为双摇双摇杆机构杆机构。造型机翻箱机构造型机翻箱机构造型机翻箱机构造型机翻箱机构铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化 一、一、曲柄滑块机构：曲柄滑块机构： 改变构件的形状和运动副改变构件的形状和

13、运动副 通过用移动副取代转动副、变更杆件长度，通过用移动副取代转动副、变更杆件长度，变更机架和扩大转动副等途径，可得到铰链四杆变更机架和扩大转动副等途径，可得到铰链四杆机构的其它演化形式。机构的其它演化形式。二、二、导杆机构：导杆机构： 选用不同的构件为机架选用不同的构件为机架三、三、摇块机构和定块机构：摇块机构和定块机构： 选用不同的构件为机架选用不同的构件为机架四、四、双滑块机构：双滑块机构： 改变构件的形状和运动副改变构件的形状和运动副五、五、偏心轮机构：偏心轮机构：扩大转动副扩大转动副一、一、曲柄滑块机构：曲柄滑块机构：改变构件的形状和运动尺寸改变构件的形状和运动尺寸摇杆长摇杆长转动副

14、转动副D直线直线滑块滑块摇杆摇杆3移动副移动副曲柄滑块机构曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构e称为偏距称为偏距e0，偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构e=0， 对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构运动特性：运动特性：杆杆4称为导杆称为导杆4滑块滑块3沿导杆沿导杆移动并绕移动并绕C点点转动转动当当l1l2，杆杆2、杆、杆4能作能作整周转动整周转动，称为，称为转动转动导导杆机构。杆机构。二、二、导杆机构：导杆机构： 选用不同的构件为机架选用不同的构件为机架当当l1l2，杆杆2能作能作整周转动整周转动，杆，杆4只能往复摆动，称为只能往复摆动，称为摆动摆动导杆导杆机构。机构。运动特性：运动特性：三、三、摇块机构和定块机构：摇块机构和定块机构： 选用不同的构件为机架选用不同的构件为机架摆动摆动滑块机构滑块机构自卸卡车车箱的举升机构自卸卡车车箱的举升机构运动特性：运动特性：固定固定滑块机构或滑块机构或定块机构定块机构ACB4321ACB4321手摇唧筒手摇唧筒四、四、双滑块机构：双滑块机构： 改变构件的形状和运动副改变构件的形状和运动副4HACD321H4l1ABD321 双滑块机构双滑块机构