第二章铰链四杆机构

1、第二章 铰链四杆机构1. 日常生活中铰链四杆机构的应用实例日常生活中铰链四杆机构的应用实例铰链四杆机构应用广泛：铰链四杆机构应用广泛：雨伞雨伞折叠桌椅折叠桌椅多层笔盒多层笔盒2. 行业机械中铰链四杆机构的应用行业机械中铰链四杆机构的应用推土机推土机 工程车升降机工程车升降机 摄影车升降机摄影车升降机啤酒瓶提升机啤酒瓶提升机 挖掘机挖掘机车辆翻斗机构车辆翻斗机构 码头起重机码头起重机 颚式矿石破碎机颚式矿石破碎机 一、铰链四杆机构概述一、铰链四杆机构概述1. 概念：概念：（1）构件：）构件：2. 组成：组成：3. 机构类型：机构类型：低副机构低副机构（2）运动副：）运动副：刚性构件刚性构件转动副

2、、移动副转动副、移动副 运动副运动副 构件之间直接接触且构件之间直接接触且产生一定的相对运动的联接。产生一定的相对运动的联接。 两个构件组成的运动两个构件组成的运动副通常有三种形式联接起来，副通常有三种形式联接起来，即点接触、线接触和面接触。即点接触、线接触和面接触。 转动副转动副 低副低副运运 移动副移动副动动副副 齿轮副齿轮副 高副高副 凸轮副凸轮副常见运动副常见运动副转动副转动副移动副移动副凸轮副凸轮副齿轮副齿轮副螺旋副螺旋副4. 铰链四杆机构的功能铰链四杆机构的功能（2）动力传递、改变运动的形式）动力传递、改变运动的形式（1）能实现复杂的平面运动能实现复杂的平面运动二二、平面连杆机构的

3、最基本的形式、平面连杆机构的最基本的形式1. 铰链四杆机构的概念铰链四杆机构的概念铰链四杆机构铰链四杆机构（1）构件：）构件：2. 组成：组成：（2）运动副：）运动副：杆件杆件转动副转动副 当平面四杆机构中的当平面四杆机构中的运动副都是转动副时称为运动副都是转动副时称为铰链四杆机构铰链四杆机构2. 铰链四杆机构的组成部分铰链四杆机构的组成部分连架杆连架杆2连架杆连架杆1连杆连杆机架（杆）机架（杆） 机架机架AD：固定不动的构件：固定不动的构件连杆连杆BC：连接两连架杆的构件：连接两连架杆的构件曲柄曲柄AB：能相对机架作整周转动的连架杆。：能相对机架作整周转动的连架杆。摇杆摇杆CD：仅能在小于：

4、仅能在小于360角度范围内往复摆动的构件。角度范围内往复摆动的构件。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：（1）最短构件与最长构件的长度之和）最短构件与最长构件的长度之和大于大于其其他两构件长度之和，所有运动副均为摆动副，他两构件长度之和，所有运动副均为摆动副，均为均为双摇杆机构双摇杆机构。（2）最短构件与最长构件的长度之和）最短构件与最长构件的长度之和小于等于小于等于其他两构件长度之和其他两构件长度之和取最短构件为机架取最短构件为机架 双曲柄机构双曲柄机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构取最短构件任一相邻构件为机架取最短构件任一相邻构件为机架取最短构件对面的构件为机架取最短构件对面的

5、构件为机架双摇杆机构双摇杆机构三、曲柄摇杆机构应用及特性三、曲柄摇杆机构应用及特性（1）应用实例：）应用实例：1. 曲柄摇杆机构应用之一曲柄摇杆机构应用之一雷达俯仰机构雷达俯仰机构以以 为主动件为主动件， 为从动件为从动件 。 曲柄曲柄摇杆摇杆（2）机构运动变换及机构运动变换及应用特性：应用特性：1） 运动形式的变换：运动形式的变换：2）从动件的运动方向：）从动件的运动方向：3）从动件的运动速度：）从动件的运动速度：连续转动连续转动 往复摆动往复摆动往复（方向在变换）往复（方向在变换）变速且往返速度不一致。变速且往返速度不一致。缝纫机驱动机构缝纫机驱动机构2. 曲柄摇杆机构应用之二曲柄摇杆机构

6、应用之二（1）应用实例：）应用实例： 以以 为主动件为主动件， 为从动件为从动件 。曲柄曲柄摇杆摇杆（2）机构运动变换及机构运动变换及应用特性：应用特性：1 ） 运动形式的变换：运动形式的变换：3 ） 机构的运动特点：机构的运动特点：2 ） 从动件的运动方向：从动件的运动方向：往复摆动往复摆动 连续转动连续转动 正常工作时，从动件单向运动正常工作时，从动件单向运动特殊位置时不能运动、方向不确定特殊位置时不能运动、方向不确定ABDCE四四. .双摇杆机构双摇杆机构特征：特征：两个摇杆两个摇杆应用举例：铸造翻箱机构应用举例：铸造翻箱机构特例：特例：等腰梯形机构汽车转向机构等腰梯形机构汽车转向机构、

7、风扇摇头机构、风扇摇头机构BCABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机ABDCE电机电机ABDC风扇座风扇座蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆ABDC五五. .双曲柄机构双曲柄机构特征特征：两个曲柄两个曲柄作用：作用：将等速回转转变为将等速回转转变为等速等速或或变速变速回转。回转。应用实例：应用实例：如叶片泵、惯性筛等。如叶片泵、惯性筛等。A AD DC CB B1 12 23 34 4旋转式叶片泵旋转式叶片泵A AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E6惯性筛机构惯性筛机构31第二节 曲柄摇杆机构的基本性质 一急回特性在在曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆中，当曲柄与

8、连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。位于两个极限位置，简称极位。此两处曲柄之间的夹角此两处曲柄之间的夹角 称为称为极位夹角极位夹角。例如例如 木工用手推刨子，推出时用力，速度木工用手推刨子，推出时用力，速度慢，返回时不用力，速度快慢，返回时不用力，速度快180180-B1C1ADC2B218018012VVK 180180因曲柄转角不同，故摇杆来回因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动的时间不一样，平均速度摆动的时间不一样，平均速度也不等。也不等。t t1 1 tt2 2 V V2 2 V V1 1摇杆的这种特性称为摇杆的这种特性称为急回运动急回运动。用以下比值表示急回程度：。用以下比值表

9、示急回程度：21tt称称K为为行程速比系数行程速比系数。122121tCCtCC且且越大，越大，K值越大，急回性质越明显。值越大，急回性质越明显。只要只要 0 ， 就有就有 KK1所以可通过分析机构中是否存在以及的大小来判断机构是否有急回运动或运动的程度。曲柄滑块机构曲柄滑块机构的急回特性的急回特性应用：应用：空行程节省运动时间，如空行程节省运动时间，如牛头刨牛头刨、往复式输送机等。、往复式输送机等。180180180180-导杆机构导杆机构的急回特性的急回特性180180180180-思考题：思考题： 对心曲柄滑块机构的急回特性如何？对心曲柄滑块机构的急回特性如何？11180KK:18018

10、0可得由K对于需要有急回运动的机构，常常是根据需要的行程速比系数K, 先求出 ，然后在设计各构件的尺寸。P4. .四杆机构的死点四杆机构的死点摇杆为主动件，摇杆为主动件，且连杆与且连杆与曲柄两次共线曲柄两次共线时时，有：，有：此时此时机构不能运动机构不能运动. .避免措施：避免措施： 两组机构错开排列，如两组机构错开排列，如火车轮机构火车轮机构; ;P称此位置为：称此位置为：“死点死点”0 0靠靠飞轮的惯性飞轮的惯性（如内然机、缝纫机等）。（如内然机、缝纫机等）。AEDGBFCABEFDCGABCD1234P钻孔夹具钻孔夹具也可以利用死点进行工作也可以利用死点进行工作： 起落架、钻夹具等起落架

11、、钻夹具等。工件工件ABCD1234工件工件P=0=0TABDC飞机起落架飞机起落架ABCDF=0=02.2.平面四杆机构的演化型式平面四杆机构的演化型式(1) (1) 改变构件的形状和运动尺寸改变构件的形状和运动尺寸偏心曲柄滑块机构偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构双滑块机构双滑块机构 正弦机构正弦机构ss=l sin (2)(2)改变运动副的尺改变运动副的尺寸寸(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架偏心轮机构偏心轮机构导杆机构导杆机构314A2BC314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构摆动导杆机构摆动导杆机构转动导杆机

12、构转动导杆机构小型刨床小型刨床牛头刨床牛头刨床应用实例应用实例ABDCE123456ABDC1243C2C1(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架摇块机构摇块机构314A2BC导杆机构导杆机构314A2BC314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构ACB1234应用实例应用实例B234C1A自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构应用实例应用实例B34C1A2应用实例应用实例4A1B23C应用实例应用实例13C4AB2应用实例应用实例A1C234B(3)(3)选不同的构件为机架选不同的构件为机架摇块机构摇块机构314A2BC导杆机构导杆机构314A2BC314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC直动滑杆机构直动滑杆机构手摇唧筒手摇唧筒这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为：这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为：-机构的倒置机构的倒置BC3214AABC3