《平面连杆机构》课件（庞海文制作）

1、中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作平面连杆机构平面连杆机构 中等职业学校教材中等职业学校教材机械基础机械基础机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作学习目标学习目标v了解铰链四杆机构基本型式、特点和应用。了解铰链四杆机构基本型式、特点和应用。v了解含有一个移动副的平面四杆机构的特点和应用。了解含有一个移动副的平面四杆机构的特点和应用。v理解和掌握铰链四杆机构基本类型的判定方法。理解和掌握铰链四杆机构基本类型的判定方法。v理解和掌握平面四杆机构的急回特性、压力角和死理解和掌握平面四杆机构的急回特性、压力角和死点等基本知识。点等基本知识。机机 械械 基基 础础 中江职

2、中中江职中 庞海文庞海文 制作制作平面连杆机构平面连杆机构v连杆机构是一种常用的传动机构，通过低副将构件连杆机构是一种常用的传动机构，通过低副将构件连接而成，用以实现运动的变换和动力传递。连接而成，用以实现运动的变换和动力传递。v优点：优点： 耐磨损，使用寿命较长。耐磨损，使用寿命较长。 可用于传递较大的载荷。可用于传递较大的载荷。 加工简便，能获得较高的制造精度。加工简便，能获得较高的制造精度。v缺点：缺点： 传动效率低。传动效率低。 低副内存在间隙，会导致运动误差。低副内存在间隙，会导致运动误差。 要精确实现任意运动规律，设计比较复杂。要精确实现任意运动规律，设计比较复杂。 平面运动和往复

3、运动所产生的惯性力难以平衡。平面运动和往复运动所产生的惯性力难以平衡。机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作v使用场合：使用场合： 各种机器、仪器和仪表中，例如内燃机、牛头各种机器、仪器和仪表中，例如内燃机、牛头刨床、碎石机等的主体机构就是连杆机构。刨床、碎石机等的主体机构就是连杆机构。空间连杆空间连杆机构机构平面连杆机构平面连杆机构：连杆机构中所有连杆机构中所有构件均作平行于构件均作平行于某一平面的平面某一平面的平面运动。运动。 连杆机构连杆机构平面连杆机构平面连杆机构机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作1. 铰链四杆机构的基本形式铰链四

4、杆机构的基本形式v定义：定义： 所有运动副均为转动副的四杆机构。所有运动副均为转动副的四杆机构。 v地位：地位： 平面四杆机构的最基本的形式，其他四杆机构都是在平面四杆机构的最基本的形式，其他四杆机构都是在它的基础上演化而来。它的基础上演化而来。 机架：固定不动的杆机架：固定不动的杆4连架杆：与机架通过运动副连架杆：与机架通过运动副 连接的杆连接的杆1和杆和杆3连杆：连接两连架杆的活动连杆：连接两连架杆的活动 构件构件2机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作v曲柄：能做整周回转的构件。曲柄：能做整周回转的构件。v摇杆：只能在一定角度范围内摆动的构件。摇杆：只能在一定角

5、度范围内摆动的构件。 铰链四杆机构铰链四杆机构 连架杆的运动形式不同连架杆的运动形式不同 双曲柄双曲柄机构机构双摇杆双摇杆机构机构 1. 铰链四杆机构的基本形式铰链四杆机构的基本形式机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作v曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构 曲柄为原动件，摇杆为从动件。曲柄为原动件，摇杆为从动件。曲柄的连续转动转变为摇杆的往复曲柄的连续转动转变为摇杆的往复 摆动。摆动。 摇杆为原动件。摇杆为原动件。摇杆的往复摆动转变为曲柄摇杆的往复摆动转变为曲柄 的整周转动。的整周转动。 缝纫机踏板机构缝

6、纫机踏板机构 雷达天线俯雷达天线俯仰角调整机构仰角调整机构 1. 铰链四杆机构的基本形式铰链四杆机构的基本形式机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作v双曲柄机构双曲柄机构 具有两个曲柄的铰链四杆机构具有两个曲柄的铰链四杆机构 通常主动曲柄作匀速转动，从动曲柄作变速转动。通常主动曲柄作匀速转动，从动曲柄作变速转动。 若连杆与机架的长度相等，且两曲柄长度相等时，则若连杆与机架的长度相等，且两曲柄长度相等时，则称为平行四边形机构。称为平行四边形机构。 特性特性同向旋转时两曲柄的角速度始终保持相等。同向旋转时两曲柄的角速度始终保持相等。连杆始终与机架平行。连杆始终与机架平行。

7、运动不确定性运动不确定性 。 平行四边形机构平行四边形机构 1. 铰链四杆机构的基本形式铰链四杆机构的基本形式机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作v双摇杆机构双摇杆机构 具有两个摇杆的铰链四杆机构具有两个摇杆的铰链四杆机构 常用于操纵机构、仪表机构，并可以与其他机构组合常用于操纵机构、仪表机构，并可以与其他机构组合而成为多杆机构。而成为多杆机构。汽车前轮转向机构汽车前轮转向机构 鹤式起重机鹤式起重机 1. 铰链四杆机构的基本形式铰链四杆机构的基本形式机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作2.平面四杆机构的其他形式平面四杆机构的其他形式v曲柄

8、滑块机构曲柄滑块机构 将主动曲柄的转动转换为从动滑块的移动，或将主动将主动曲柄的转动转换为从动滑块的移动，或将主动滑块的移动转换为从动曲柄的转动。滑块的移动转换为从动曲柄的转动。 广泛应用于内燃机、空压机及冲床等机械设备中。广泛应用于内燃机、空压机及冲床等机械设备中。 机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作曲柄摇块曲柄摇块机构机构 定块机构定块机构 曲柄摆动导曲柄摆动导杆机构杆机构 2. 平面四杆机构的其他形式平面四杆机构的其他形式曲柄转动导杆机构曲柄转动导杆机构机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作3. 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的

9、基本特性1. 连架杆和机架中必有一杆为最连架杆和机架中必有一杆为最短杆；短杆；2. 最短杆和最长杆之和应小于或最短杆和最长杆之和应小于或等于其他两杆长度之和。等于其他两杆长度之和。铰链四杆机构存在曲柄的条件铰链四杆机构存在曲柄的条件 条件（条件（2）又称为）又称为格拉肖夫判别式格拉肖夫判别式。（1）不满足格拉肖夫判别式：）不满足格拉肖夫判别式：u以任何杆为机架，均为双摇杆机构以任何杆为机架，均为双摇杆机构（2）满足格拉肖夫判别式：）满足格拉肖夫判别式：u当以最短杆的相邻杆为机架时，必为曲柄摇杆机构当以最短杆的相邻杆为机架时，必为曲柄摇杆机构u当以最短杆为机架时，必为双曲柄机构当以最短杆为机架时

10、，必为双曲柄机构u当以最短杆的对面杆为机架时，必为双摇杆机构当以最短杆的对面杆为机架时，必为双摇杆机构铰链四杆机构类型的判定准则铰链四杆机构类型的判定准则机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作v例：如图所示的铰链四杆机构中，已知各杆长度分别例：如图所示的铰链四杆机构中，已知各杆长度分别为：为： ， ， ， ，试确定该机构分别以，试确定该机构分别以AD，AB，CD和和BC各杆为机架时，属何种机构？各杆为机架时，属何种机构？30a 45d 40c 50b 解：因为解：因为dcba该机构满足格拉肖夫条件，因而可能该机构满足格拉肖夫条件，因而可能有曲柄存在。有曲柄存在。因连架

11、杆因连架杆AB与机架与机架AD中有一最短杆中有一最短杆AB，故为，故为AB曲柄。而另一连架杆曲柄。而另一连架杆CD与机架与机架AD中无最短中无最短杆，故杆，故CD杆必为摇杆。因此该机构为曲柄摇杆杆必为摇杆。因此该机构为曲柄摇杆机构。机构。以以AD为机架为机架3. 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作以以BC为机架为机架与以与以AD为机架情况相似，该机构仍为曲柄摇杆机构。为机架情况相似，该机构仍为曲柄摇杆机构。以以AB为机架为机架两连架杆两连架杆BC和和AD均满足曲柄存在条件（均满足曲柄存在条件（1），故两连架），故两连架杆

12、杆BC、AD均为曲柄，该机构为双曲柄机构。均为曲柄，该机构为双曲柄机构。以以CD为机架为机架因两连架杆因两连架杆BC、AD与与CD机架中均无最短杆，故两连架机架中均无最短杆，故两连架杆均为摇杆，该机构为双摇杆机构。杆均为摇杆，该机构为双摇杆机构。3. 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作v急回特性：急回特性： 当原动件曲柄作等速转动时，从动件摇杆往复摆动的当原动件曲柄作等速转动时，从动件摇杆往复摆动的平均速度不同，且摇杆在空回行程中的平均速度大于平均速度不同，且摇杆在空回行程中的平均速度大于工作行程的平均速度，这一性质称为

13、连杆机构的急回工作行程的平均速度，这一性质称为连杆机构的急回特性。特性。 用从动件在空回行程中的平均速度与工作行程中的平用从动件在空回行程中的平均速度与工作行程中的平均速度之比值均速度之比值K来衡量，即：来衡量，即：02122110122121/180180/vC CttKvtC Ct3. 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作v当从动件摇杆处于两极限位置时，对应的原动件曲当从动件摇杆处于两极限位置时，对应的原动件曲柄在柄在AB1和和AB2两位置间所夹的锐角两位置间所夹的锐角，称为极位夹角。，称为极位夹角。 vK称为行程速度

14、变化系数。极位夹角越大，称为行程速度变化系数。极位夹角越大，K值越大，值越大，机构的急回程度也越高。机构的急回程度也越高。 11801KK3.平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作v压力角：压力角： 在传动过程中，从动件上某点所受作用力的方向与其在传动过程中，从动件上某点所受作用力的方向与其速度方向间所夹的锐角速度方向间所夹的锐角。 压力角是反映机构传力效果好坏的一个重要参数。压力角是反映机构传力效果好坏的一个重要参数。 压力角压力角越小，机构的传力性能愈好，理想的情况是越小，机构的传力性能愈好，理想的情况是= 0。3. 平

15、面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性90 v传动角传动角 ：压力角的余角：压力角的余角 值越大，机构的传力性能愈好，理想的情况是值越大，机构的传力性能愈好，理想的情况是 。机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作v死点死点 如果在运动过程中出现传动角如果在运动过程中出现传动角0，在此位置，无论在，在此位置，无论在原动件上施加多大的驱动力都不能使机构运动。这种位置原动件上施加多大的驱动力都不能使机构运动。这种位置称为机构的死点。称为机构的死点。3. 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性v四杆机构中是否存在死点位置，决定于从动件是否四杆机构中是否存在死点位置，决定于从动件是否与连杆共线。与连杆共线。 对于同一机构，若主动件选择不同，则有无死点位置的情对于同一机构，若主动件选择不同，则有无死点位置的情况也不一样。况也不一样。 对于曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构，只有当曲柄为对于曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构，只有当曲柄为从动件时，才可能有死点位置。从动件时，才可能有死点位置。机机 械械 基基 础础 中江职中中江职中 庞海文庞海文 制作制作v避免死点的措施避免死点的措施 安装飞轮加大惯性安装飞轮加大惯性v利用机构的死点可以实现一定工作要求。利用机构的