铰链四杆机构2

1、第八章、第八章、平面连杆机构平面连杆机构 平面四杆机构及应用平面四杆机构及应用 13机加（机加（2）班）班机械设计基础与动力与动力源组合源组合知识回顾知识回顾：机器的组成：机器的组成( (从运动观点看从运动观点看) )由构件组成由构件组成( (从制造观点看从制造观点看) )由零件组成由零件组成机械机械机器机器机构机构构件构件零件零件通用零件通用零件专用零件专用零件原动构件原动构件从动构件从动构件机机 架架 零件零件 构件构件 机构机构 机器机器静联接静联接动联接动联接(运动副运动副)机械设计基础 平面连杆机构一、构件一、构件构件：构件：作为一个整体参与机构运动的刚性单元体。作为一个整体参与机构

2、运动的刚性单元体。机架、原动构件、从动构件机架、原动构件、从动构件零件：零件：单独加工的制造单元体。单独加工的制造单元体。通用零件、专用零件通用零件、专用零件原动件原动件1234从动件从动件机架机架机械设计基础 平面连杆机构 构件可以由一个零件组成构件可以由一个零件组成 也可以由几个零件组成也可以由几个零件组成xyo二、运动副二、运动副 运动副运动副: : 两个或两个以上的构件直接接触而形成的可动联接。两个或两个以上的构件直接接触而形成的可动联接。 运动副元素：运动副元素：构成运动副时直接接触的点、线、面部分构成运动副时直接接触的点、线、面部分 接触形式接触形式: : 点、线、面点、线、面机械

3、设计基础 平面连杆机构机构是由构件通过运动副连接而成的机构是由构件通过运动副连接而成的原动件：原动件：按给定运动规律独立运动的构件按给定运动规律独立运动的构件从动件：从动件：其余的活动构件其余的活动构件机机 架：架：固定不动的构件固定不动的构件原动件原动件1234从动件从动件机架机架机构机构三、机构三、机构机械设计基础 平面连杆机构机构的组成：机构的组成：机构机构1个个机架机架1个或几个个或几个原动件原动件若干若干从动件从动件n概念：概念：若干刚性构件通过低副联接而成的机构，称为连杆机构。若干刚性构件通过低副联接而成的机构，称为连杆机构。它是低副机构它是低副机构空间连杆机构空间连杆机构平面连杆

4、机构平面连杆机构1)低副，成本低，精度高；2)面接触,利于润滑及减少磨损,传载大,可靠性高。1.1.特点特点: :1）实现已知运动规律2）实现给定点的运动轨迹不能精确实现任意运动规律。缺点缺点: :2.2.应用应用: :优点优点: :平面连杆机构平面连杆机构平面机构+低副联接 (转动、移动副) 最常用平面四杆机构（ 四个构件四根杆)1234ABCD连杆连杆连架杆连架杆连架杆连架杆机架机架曲柄曲柄摇杆摇杆( (摆杆摆杆) )( (整转整转) )( (摆转摆转) )机架、连杆、连架杆机架、连杆、连架杆机架参考系（固定件）机架参考系（固定件）连架杆与机架相联连架杆与机架相联连杆不与机架相联连杆不与机

5、架相联基本构件基本构件曲柄：曲柄：可回转可回转360360的连架杆的连架杆摇杆：摇杆：摆角小于摆角小于360360的连架杆的连架杆滑块：作往复移动的连架杆滑块：作往复移动的连架杆连架杆连架杆全由全由转动副相联转动副相联的平面四杆机构的平面四杆机构第一节、平面四杆机构及应用第一节、平面四杆机构及应用曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构铰链四杆机构一一.铰链四杆机构基本类型铰链四杆机构基本类型含义：构件间用四个含义：构件间用四个转动副转动副相连的平面相连的平面四杆四杆机构机构一曲一摇二曲二摇（一）、曲柄摇杆机构（一）、曲柄摇杆机构* 两个连架杆分别两个连架杆分别具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构。具

6、有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构。* * 主动曲柄等速转动主动曲柄等速转动, ,从动摇杆变速摆动。从动摇杆变速摆动。曲柄摇杆机构在现实生活中的应用实例。曲柄摇杆机构在现实生活中的应用实例。颚式破碎机颚式破碎机缝纫机缝纫机曲柄摇杆机构应用实例。曲柄摇杆机构应用实例。雷达俯仰角度的摆动装置雷达俯仰角度的摆动装置抽油机抽油机送料机送料机（二）（二）. 双曲柄机构双曲柄机构： 两连架杆均为曲柄连架杆均为曲柄 主动曲柄: 匀速转动 从动曲柄: 变速转动 特殊的双曲柄机构特殊的双曲柄机构正平行四边形正平行四边形逆（反）平行四边形逆（反）平行四边形双曲柄机构现实生活中的应用双曲柄机构现实生活中的应用筛料机

7、 多杆机构1 . 双曲柄机构双曲柄机构：平行四边形机构平行四边形机构 特点：特点： 机构中相对的两杆平行且相等，两曲柄同向、同角速度回转，连杆平动。一周过两次转折点。连杆与机架的长度相等，两个曲柄长度相等且转向相同的双连杆与机架的长度相等，两个曲柄长度相等且转向相同的双曲柄机构，称为平行四边形机构。平行四边形机构也称平行曲柄机构，称为平行四边形机构。平行四边形机构也称平行双曲柄机构。双曲柄机构。连杆与机架的长度相等、两曲柄长度相等但转向不同的双曲柄连杆与机架的长度相等、两曲柄长度相等但转向不同的双曲柄机构，称为逆平行双曲柄机构机构，称为逆平行双曲柄机构。逆平行双曲柄机构的运动特点是：两曲柄的回

8、转方向相反，角逆平行双曲柄机构的运动特点是：两曲柄的回转方向相反，角速度不等。速度不等。2 . 双曲柄机构双曲柄机构：逆平行四边形机构平行四边形机构 （三）（三）.双摇杆机构双摇杆机构连架杆均为摇杆连架杆均为摇杆具有两个摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。具有两个摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。在双摇杆机构中，两摇杆可以分别为主动件，当连杆与摇在双摇杆机构中，两摇杆可以分别为主动件，当连杆与摇杆成一直线时，机构处于死点位置。杆成一直线时，机构处于死点位置。双摇杆机构现实生活中应用双摇杆机构现实生活中应用 例例: 门式起重机门式起重机的变速机构的变速机构: CD(杆杆3)为原动件为原动件, 悬挂

9、重物的悬挂重物的E 点在连杆上点在连杆上保持保持E点运动轨迹在近似水平线上。点运动轨迹在近似水平线上。（平移货物（平移货物平稳、减小能量消耗）平稳、减小能量消耗）双摇杆机构在现实生活中的应用双摇杆机构在现实生活中的应用。电风扇的摇头机构电风扇的摇头机构取不同的构件为机架三、四杆机构的基本形式铰链四杆机构存在曲柄的条件：最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和（简称杆长和条件）(2) 连架杆 于机架两者之一为最短杆。（简称最短杆条件）二、铰链四杆机构类型的判定如果满足杆长和条件，铰链四杆机构的形成取决于最如果满足杆长和条件，铰链四杆机构的形成取决于最短杆：短杆：1.1以最短杆为连架杆，为曲柄

10、摇杆机构；最最短短杆在杆在机架邻边机架邻边 曲柄摇杆曲柄摇杆机构机构1.2以最短杆为机架，以最短杆为机架，为双曲柄机构；为双曲柄机构；1.31.3以最短杆为连杆，为双摇以最短杆为连杆，为双摇杆机构，其连杆能相对于两杆机构，其连杆能相对于两连架杆做整周回转。连架杆做整周回转。如果不满足杆长和条件，铰链四杆机构为双摇杆机构如果不满足杆长和条件，铰链四杆机构为双摇杆机构最最短短杆在杆在机架机架上上 双曲柄双曲柄机构机构最最短短杆在杆在机架对边机架对边 双摇杆双摇杆机构机构 1.曲柄存在条件2.推论实例1: AB70, BC90, CD110, AD40 (1) (1)最短与最长杆之和小于其它两杆和。

11、最短与最长杆之和小于其它两杆和。 (2)(2)最短杆在连架杆或机架上。最短杆在连架杆或机架上。 ( (满足条件满足条件1) 1) (1) (1)最最短短杆在杆在机架机架上上 (2)(2)最最短短杆在杆在机架邻边机架邻边 (3)(3)最最短短杆在杆在机架对边机架对边双曲柄双曲柄机构机构 曲柄摇杆曲柄摇杆机构机构双摇杆双摇杆机机构构ADADCDCD4040110110150150ABABBCBC160160当：当：ADAD为机架为机架 ABAB或或DCDC为机架为机架 BCBC为机架为机架双曲柄双曲柄机构机构曲柄摇杆曲柄摇杆机构机构双摇杆双摇杆机构机构ABCD实例2:AB70, BC90, CD1

12、20, AD50ADADCDCDABABBCBC该机构为什么机构？练习：1、根据图示判断四杆机构类型2、四杆机构AB=30mm,CD=20mm,AD=50mm,（1）若此机构为曲柄摇杆机构，求BC的长度范围；（2）若此机构为双摇杆机构，求BC的范围。解：1）若此机构为曲柄摇杆机构，若AD为最长杆则该机构应满足以下条件：AD+CDBC+AB50+20 BC+30BC 40mm若BC为最长杆则有BC+CD AB+AD BC+20 30+50BC 60 综上40 BC 60解2）若此机构为双摇杆机构则有最最短短杆在杆在机架对边机架对边且且：AD+BCAB+CD 50+BC30+20 0 BC 20三

13、、三、含有一个移动副的四杆机构含有一个移动副的四杆机构(了解）了解）3.摇块机构摇块机构滑块摆动摆动 例：例：摆动式内燃机、自卸货车摆动式内燃机、自卸货车滑块固定固定 例：例：抽水唧筒、抽油泵抽水唧筒、抽油泵 滑块移动摆动移动摆动 例：例：刨床、插床、油泵刨床、插床、油泵 滑块移动移动 例：例：活塞式内燃机、空气压缩机活塞式内燃机、空气压缩机 1.曲柄滑块机构曲柄滑块机构CABCABCABCAB曲柄滑块机构曲柄滑块机构导杆机构导杆机构摇块机构摇块机构定块机构定块机构2.导杆机构导杆机构4.定块机构定块机构1、曲柄滑块机构滑块滑块移动移动(铰链四杆、曲柄滑块铰链四杆、曲柄滑块)(曲柄很短时曲柄很

14、短时偏心轮机构偏心轮机构)偏心距偏心距=曲柄长曲柄长铰链四杆、曲柄滑块机构铰链四杆、曲柄滑块机构(扩大回转副扩大回转副) 偏心轮机构偏心轮机构 偏心轮的四杆机构偏心轮的四杆机构ABC偏心轮机构偏心轮机构曲柄曲柄回转副回转副B (半径半径) 曲柄长曲柄长AB原理：原理：ABCe例：例：剪床、冲床、颚式破碎机、内燃机剪床、冲床、颚式破碎机、内燃机曲柄滑快机构实例：内燃机曲柄滑快机构实例：内燃机CAB2、导杆机构、导杆机构滑块滑块移动摆动移动摆动小型刨床的转动小型刨床的转动3、摇块机构、摇块机构滑块摆动摆动自卸货车自卸货车4、定块机构、定块机构滑块固定固定双曲柄机构双曲柄机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构

15、摆动导杆机构摆动导杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构四、需要掌握的机构四、需要掌握的机构第二节、平面连杆机构的第二节、平面连杆机构的牛头刨床牛头刨床二、曲柄存在条件二、曲柄存在条件2-2 平面四杆机构的基本特性 P.28P.28取决于机构各杆的相对长度取决于机构各杆的相对长度ADBBB”CCC”三式相加三式相加 l1l2 l1l3 l1l4当杆当杆1处于处于AB ”位置位置 AC ”D l1l2l3l4 (2-3)(l2l1) l3 l4 l1l4l2l3 (2-1) (l2l1) l4 l3 l1l3l2l4 (2-2)当杆当杆1处于处于AB 位置位置 AC D (曲柄l1,

16、连杆l2,摇杆l3,机架l4)当AB能摆至与连杆共线的极位AB及AB”时 能顺利通过整转副。L1最短分析分析:一、铰链四杆机构有整转副的条件一、铰链四杆机构有整转副的条件l1l4l3l2结论结论:整转副的条件整转副的条件最短与最长杆之和小于其它两杆之和最短与最长杆之和小于其它两杆之和二二.死点位置死点位置 三三.压力角和传动角压力角和传动角三、曲柄摇杆机构的主要特性三、曲柄摇杆机构的主要特性 P.21（一）急回运动（一）急回运动 工作行程工作行程: 空回行程空回行程:B2B1 ( 2) 摇杆摇杆C2C1 () 1 2 , 而而不变不变B1B2 (1) 摇杆摇杆C1C2 () 工作行程时间空回行

17、程时间工作行程时间空回行程时间 曲柄曲柄(主主)匀速转动匀速转动(顺顺)摇杆摇杆(从从)变速往复摆动变速往复摆动图2-4曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构12极位极位: 曲柄与连杆共线曲柄与连杆共线(B1、B2)摇杆极位摇杆极位C1、C2 缩短非生产时间缩短非生产时间, 提高生产率提高生产率例：牛头刨床、例：牛头刨床、 往复式输送机往复式输送机其运动特性其运动特性行程速度变化系数行程速度变化系数(行程速比系数行程速比系数)K极位夹角极位夹角(摇杆处于两极位时，对应曲柄所夹锐角摇杆处于两极位时，对应曲柄所夹锐角)K 急回急回运动性质运动性质11180KK(2-5)曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄曲柄主动主动

18、急回急回图2-4曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构12(2-4)二二.死点位置死点位置 三三.压力角和传动角压力角和传动角三、曲柄摇杆机构的主要特性三、曲柄摇杆机构的主要特性 P.21（一）急回运动（一）急回运动 工作行程工作行程: 空回行程空回行程:B2B1 ( 2) 摇杆摇杆C2C1 () 1 2 , 而而不变不变B1B2 (1) 摇杆摇杆C1C2 () 工作行程时间空回行程时间工作行程时间空回行程时间 曲柄曲柄(主主)匀速转动匀速转动(顺顺)摇杆摇杆(从从)变速往复摆动变速往复摆动图2-4曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构12极位极位: 曲柄与连杆共线曲柄与连杆共线(B1、B2)摇杆极位摇杆极位C1、C2

19、缩短非生产时间缩短非生产时间, 提高生产率提高生产率例：牛头刨床、例：牛头刨床、 往复式输送机往复式输送机其运动特性其运动特性行程速度变化系数行程速度变化系数(行程速比系数行程速比系数)K极位夹角极位夹角(摇杆处于两极位时，对应曲柄所夹锐角摇杆处于两极位时，对应曲柄所夹锐角)K 急回急回运动性质运动性质11180KK(2-5)曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄曲柄主动主动 急回急回图2-4曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构12(2-4)（二）压力角和传动角（二）压力角和传动角 P.301.压力角压力角2.传动角传动角：BC是二力杆是二力杆,驱动驱动 力力F 沿沿BC方向方向 作用在从动件上的驱动力作用在从动件上的驱动力F与该力作