铰链四杆机构分析教案课件

铰链四杆机构分析铰链四杆机构分析1平面连机构的组成平面连杆机构：各构件是用销轴、滑道等方式连接起来的，各构件间的相对运动均在同一平面内或互相平行的平面内。最简单的平面连杆机构是由四个杆件组成的，简称平面四杆机构。由四个构件通过转动铰链联结而成的机构，称为铰链四杆机构。第1页/共54页平面连机构的组成平面连杆机构：各构件是用销轴、滑道等方式连2可以看出一般铰链四杆机构有四部分组成1机架：固定不动2连架杆2个：与机架相连，他是四杆机构中做转动的。3连杆：不与机架直接相连，随连架杆一同转动4铰链：其固定各构件作用第2页/共54页可以看出一般铰链四杆机构有四部分组成第2页/共54页3连架杆分类连架杆区分1曲柄：连架杆可以做整周旋转地（360°）2摇杆：连架杆只能最大限度做180°旋转如果连架杆能绕其回转中心做整周转动，则称为曲柄。（见下面动画中的黄色连架杆即是曲柄）。如果仅能在小于360度的某一角度内摆动，则称为摇杆。（见下面动画中的蓝色连架杆即是摇杆）。

第3页/共54页连架杆分类连架杆区分第3页/共54页4曲柄摇杆机构第4页/共54页曲柄摇杆机构第4页/共54页5第5页/共54页第5页/共54页61、曲柄摇杆机构

在铰链四杆机构中，若两个连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆，此种四杆机构即称为曲柄摇杆机构。第6页/共54页1、曲柄摇杆机构

在铰链四杆机构中，若两个连架杆中7曲柄摇杆机构实例第7页/共54页曲柄摇杆机构实例第7页/共54页8应用实例曲柄摇杆机构在生产中应用很广泛，图示为一些应用实例。

图示的设备都是以曲柄为主动件，摇杆为从动件组成的机构。第8页/共54页应用实例曲柄摇杆机构在生产中应用很广泛，图示为一些应用实例。9第9页/共54页第9页/共54页10以摇杆为主动件的摇杆的摆动运动也可以转换为曲柄的整周回转运动。图示为缝纫机的踏板机构，当踏板作往复摆动时，通过连杆使曲柄作整周转动。第10页/共54页以摇杆为主动件的第10页/共54页11双曲柄机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是曲柄时，此种四杆机构即称为双曲柄机构。下图为双曲柄机构原理图第11页/共54页双曲柄机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是曲柄时，此种四杆12常见的双曲柄机构1不等长双曲柄机构，两曲柄长度不相等下图为一个不等长双曲柄机构应用实例第12页/共54页常见的双曲柄机构1不等长双曲柄机构，两曲柄长度不相等第1213第13页/共54页第13页/共54页14平行双曲柄机构（1）两曲柄相等同向：当两曲柄的长度相等且平行时，称为平行双曲柄机构。（见下图）

平行双曲柄机构的两曲柄的旋转方向相同，角速度也相等。第14页/共54页平行双曲柄机构（1）两曲柄相等同向：当两曲柄的长度相等且平行15平行双曲柄机构应用实例蒸汽火车车轮的联轴装置或主动轮联轴装置。第15页/共54页平行双曲柄机构应用实例蒸汽火车车轮的联轴装置或主动轮联轴装置16反向双曲柄机构两曲柄相等、反向：双曲柄机构如果对边杆长度都相等，但互不平行，则称为反向双曲柄机构。（下图原理图)第16页/共54页反向双曲柄机构两曲柄相等、反向：双曲柄机构如果对边杆长度都相17应用实例汽车车门开启装置第17页/共54页应用实例汽车车门开启装置第17页/共54页18小结平行双曲柄机构就是一个平行四边形，即两曲柄长度相等，机架与连杆长度相等。它属于特殊的双曲柄机构。第18页/共54页小结平行双曲柄机构就是一个平行四边形，即两曲柄长度相等，机架19双摇杆机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是摇杆时，此种四杆机构即称为双摇杆机构。第19页/共54页双摇杆机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是摇杆时，此种四杆20应用实例下图是港口用起重吊车。港口用起重吊车是典型的双摇杆机构，钓钩的移动轨迹近似水平线。

第20页/共54页应用实例下图是港口用起重吊车。港口用起重吊车是典型的双摇杆机21下图是自卸载货汽车的翻斗机构。当液压缸中输入压力油时，活塞杆向右伸出，通过左边的摇杆和连杆推动右边的摇杆摇动，从而使车斗中的货物自动卸下。

第21页/共54页下图是自卸载货汽车的翻斗机构。当液压缸中输入压力油时，活塞杆22第四次9、12星期五1、铰链四杆机构分为哪三种基本类型？是依据什么来划分的？2、家中缝纫机踏板是什么机构？它是以什么为主动件？3港口吊车属于什么机构？蒸汽火车车轮属于什么机构？4、车门开闭机构是属于什么机构？5、p179页，抄曲柄摇杆机构分析图。1、答：曲柄摇杆机构、双曲柄、双摇杆；是依据连架杆的运动形式不同来划分的。2、答：家中缝纫机踏板是曲柄摇杆机构；是以踏板（摇杆）为主动件。3、答：港口吊车属于双摇杆机构；蒸汽火车车轮属于平行双曲柄机构。第22页/共54页第四次9、12星期五1、铰链23急回特性1、极位夹角：2、行程速比系数第23页/共54页急回特性1、极位夹角：第23页/共54页24第24页/共54页第24页/共54页25如图所示的曲柄摇杆机构，设曲柄为原动件，在其转动一周的过程中，有两次与连杆共线，这时摇杆分别位于两极限位置，曲柄摇杆机构所处的这两个位置，称为极位。曲柄与连杆两次共线位置之间所夹的锐角称为极位夹角θ。第25页/共54页如图所示的曲柄摇杆机构，设曲柄为原动件，在其转动一周的过程中26第26页/共54页第26页/共54页27我们再来看上图的曲柄摇杆机构，当摇杆从右向左摆动时速度较慢，从左向右摆动时速度较快。也就是说摇杆的返回速度较快，我们称它具有急回运动特性。通常速度慢的我们称他为工作行程，速度快的称他为空行程。极位夹角大小直接影响机构的急回特性，因为回程所转过的角度要比工作行程所转过的角度要小。所以机构才具备急回特性。极位夹角θ=0时机构不具备急回特性。

第27页/共54页我们再来看上图的曲柄摇杆机构，当摇杆从右向左摆动时速度较慢，28急回特性应用特点特点：四杆机构急回特性可以节省工作时间，提高生产效率，如牛头刨床退刀速度明显高于工作速度，就是利用了四杆机构的急回特性。第28页/共54页急回特性应用特点特点：四杆机构急回特性可以节省工作时间，提高29应用第29页/共54页应用第29页/共54页30铰链四杆机构的演化及应用在生产实际应用中还广泛应用其它形式的四杆机构，可以认为是通过改变某些构件的形状、相对长度，或不同的构件作为机架等方法，来得到铰链四杆机构的一些其它的演化形式，以下介绍常用的一些演化形式。一：曲柄滑块机构

曲柄滑块机构是有曲柄摇杆机构演化得来的下图为曲柄滑块机构的示意图第30页/共54页铰链四杆机构的演化及应用在生产实际应用中还广泛应用其它形式的31曲柄滑块机构示意图第31页/共54页曲柄滑块机构示意图第31页/共54页32四杆机构演化定义扩大转动副：使转动副变为移动副。第32页/共54页四杆机构演化定义扩大转动副：使转动副变为移动副。第32页/共33曲柄滑块机构第33页/共54页曲柄滑块机构第33页/共54页34从图中可以看出曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的摇杆长度来决定的。曲柄滑块机构可以分为两类：1偏置曲柄滑块机构，摇杆长度大于e>0如图所示第34页/共54页从图中可以看出曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的摇杆长度来决定的35图示的滑块中心移动轨迹不通过曲柄中心时，存在急回特性，滑块行程不是曲柄长度的两倍。对心曲柄滑块机构。摇杆长度大于e=0如图所示第35页/共54页图示的滑块中心移动轨迹不通过曲柄中心时，存在急回特性，滑块行36应用实例下左图所示的自动送料装置，是以曲柄为主动件的曲柄滑块机构。下右图所示的内燃机是以滑块为主动件的曲柄滑块机构。

第36页/共54页应用实例下左图所示的自动送料装置，是以曲柄为主动件的曲柄滑块37第37页/共54页第37页/共54页38偏心轮机构在曲柄滑块机构（曲柄摇杆机构）中，若曲柄很短，可将转动副B的尺寸扩大到超过曲柄长度，则曲柄AB就演化成几何中心B不与转动中心A重合的圆盘，该圆盘称为偏心轮，含有偏心轮的机构称为偏心轮机构。第38页/共54页偏心轮机构在曲柄滑块机构（曲柄摇杆机构）中，若曲柄很短，可将39偏心轮极位第39页/共54页偏心轮极位第39页/共54页40应用实例偏心轮机构结构简单，偏心轮轴颈的强度和刚度大，广泛用于曲柄长度要求较短、冲击在和较大的机械中，如图所示为用于破碎机中的偏心轮机构。第40页/共54页应用实例偏心轮机构结构简单，偏心轮轴颈的强度和刚度大，广泛用41应用实例：颚式破碎机第41页/共54页应用实例：颚式破碎机第41页/共54页42导杆机构导杆是机构中与另一运动构件组成的移动副构件。连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构成为导杆机构。导杆机构可以看作是曲柄滑块机构固定件的位置演化来的。也就是说取曲柄滑块机构不同杆为机架。根据机架位置不动，可以将导杆机构分为四类：1转动导杆机构

转动导杆机构就是固定了曲柄滑块机构的曲柄为机架，和双曲柄机构的原理相同。第42页/共54页导杆机构导杆是机构中与另一运动构件组成的移动副构件。连架杆中43转动导杆机第43页/共54页转动导杆机第43页/共54页44应用第44页/共54页应用第44页/共54页45摆动导杆机构2摆动导杆机构就是固定了连杆为机架，滑块与曲柄直接相连。如图所示：第45页/共54页摆动导杆机构2摆动导杆机构就是固定了连杆为机架，滑块与曲柄46应用：牛头刨床第46页/共54页应用：牛头刨床第46页/共54页47移动导杆机构移动导杆机构就是以滑块为固定机架，演化来的。如图所示第47页/共54页移动导杆机构移动导杆机构就是以滑块为固定机架，演化来的。如图48应用：压力水井第48页/共54页应用：压力水井第48页/共54页49曲柄摇块机构曲柄摇块机构就是以连杆为固定机架，滑块不曲柄直接相连。如图所示第49页/共54页曲柄摇块机构曲柄摇块机构就是以连杆为固定机架，滑块不曲柄直接50应用自卸汽车的卸料机构第50页/共54页应用自卸汽车的卸料机构第50页/共54页51习题判断下题为何机构第51页/共54页习题判断下题为何机构第51页/共54页52第52页/共54页第52页/共54页53什么是曲柄摇杆机构的急回特性？曲柄摇杆机构极位夹角大小对急回特性有什么影响？曲柄摇杆机构有几个极为？曲柄摇杆机构有几个死点位置？通过死点位置有哪几种常用的方法？各是什么原理？曲柄滑块机构是从什么四杆机构演化来的？曲柄滑块机构分为哪两类?是怎么划分的？导杆机构是从什么机构演化来的？导杆机构分为那四类？是怎么划分的？自卸汽车是应用什么导杆机构的？第53页/共54页什么是曲柄摇杆机构的急回特性？第53页/共54页54感谢您的观看。第54页/共54页感谢您的观看。第54页/共54页55铰链四杆机构分析铰链四杆机构分析56平面连机构的组成平面连杆机构：各构件是用销轴、滑道等方式连接起来的，各构件间的相对运动均在同一平面内或互相平行的平面内。最简单的平面连杆机构是由四个杆件组成的，简称平面四杆机构。由四个构件通过转动铰链联结而成的机构，称为铰链四杆机构。第1页/共54页平面连机构的组成平面连杆机构：各构件是用销轴、滑道等方式连57可以看出一般铰链四杆机构有四部分组成1机架：固定不动2连架杆2个：与机架相连，他是四杆机构中做转动的。3连杆：不与机架直接相连，随连架杆一同转动4铰链：其固定各构件作用第2页/共54页可以看出一般铰链四杆机构有四部分组成第2页/共54页58连架杆分类连架杆区分1曲柄：连架杆可以做整周旋转地（360°）2摇杆：连架杆只能最大限度做180°旋转如果连架杆能绕其回转中心做整周转动，则称为曲柄。（见下面动画中的黄色连架杆即是曲柄）。如果仅能在小于360度的某一角度内摆动，则称为摇杆。（见下面动画中的蓝色连架杆即是摇杆）。

第3页/共54页连架杆分类连架杆区分第3页/共54页59曲柄摇杆机构第4页/共54页曲柄摇杆机构第4页/共54页60第5页/共54页第5页/共54页611、曲柄摇杆机构

在铰链四杆机构中，若两个连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆，此种四杆机构即称为曲柄摇杆机构。第6页/共54页1、曲柄摇杆机构

在铰链四杆机构中，若两个连架杆中62曲柄摇杆机构实例第7页/共54页曲柄摇杆机构实例第7页/共54页63应用实例曲柄摇杆机构在生产中应用很广泛，图示为一些应用实例。

图示的设备都是以曲柄为主动件，摇杆为从动件组成的机构。第8页/共54页应用实例曲柄摇杆机构在生产中应用很广泛，图示为一些应用实例。64第9页/共54页第9页/共54页65以摇杆为主动件的摇杆的摆动运动也可以转换为曲柄的整周回转运动。图示为缝纫机的踏板机构，当踏板作往复摆动时，通过连杆使曲柄作整周转动。第10页/共54页以摇杆为主动件的第10页/共54页66双曲柄机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是曲柄时，此种四杆机构即称为双曲柄机构。下图为双曲柄机构原理图第11页/共54页双曲柄机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是曲柄时，此种四杆67常见的双曲柄机构1不等长双曲柄机构，两曲柄长度不相等下图为一个不等长双曲柄机构应用实例第12页/共54页常见的双曲柄机构1不等长双曲柄机构，两曲柄长度不相等第1268第13页/共54页第13页/共54页69平行双曲柄机构（1）两曲柄相等同向：当两曲柄的长度相等且平行时，称为平行双曲柄机构。（见下图）

平行双曲柄机构的两曲柄的旋转方向相同，角速度也相等。第14页/共54页平行双曲柄机构（1）两曲柄相等同向：当两曲柄的长度相等且平行70平行双曲柄机构应用实例蒸汽火车车轮的联轴装置或主动轮联轴装置。第15页/共54页平行双曲柄机构应用实例蒸汽火车车轮的联轴装置或主动轮联轴装置71反向双曲柄机构两曲柄相等、反向：双曲柄机构如果对边杆长度都相等，但互不平行，则称为反向双曲柄机构。（下图原理图)第16页/共54页反向双曲柄机构两曲柄相等、反向：双曲柄机构如果对边杆长度都相72应用实例汽车车门开启装置第17页/共54页应用实例汽车车门开启装置第17页/共54页73小结平行双曲柄机构就是一个平行四边形，即两曲柄长度相等，机架与连杆长度相等。它属于特殊的双曲柄机构。第18页/共54页小结平行双曲柄机构就是一个平行四边形，即两曲柄长度相等，机架74双摇杆机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是摇杆时，此种四杆机构即称为双摇杆机构。第19页/共54页双摇杆机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是摇杆时，此种四杆75应用实例下图是港口用起重吊车。港口用起重吊车是典型的双摇杆机构，钓钩的移动轨迹近似水平线。

第20页/共54页应用实例下图是港口用起重吊车。港口用起重吊车是典型的双摇杆机76下图是自卸载货汽车的翻斗机构。当液压缸中输入压力油时，活塞杆向右伸出，通过左边的摇杆和连杆推动右边的摇杆摇动，从而使车斗中的货物自动卸下。

第21页/共54页下图是自卸载货汽车的翻斗机构。当液压缸中输入压力油时，活塞杆77第四次9、12星期五1、铰链四杆机构分为哪三种基本类型？是依据什么来划分的？2、家中缝纫机踏板是什么机构？它是以什么为主动件？3港口吊车属于什么机构？蒸汽火车车轮属于什么机构？4、车门开闭机构是属于什么机构？5、p179页，抄曲柄摇杆机构分析图。1、答：曲柄摇杆机构、双曲柄、双摇杆；是依据连架杆的运动形式不同来划分的。2、答：家中缝纫机踏板是曲柄摇杆机构；是以踏板（摇杆）为主动件。3、答：港口吊车属于双摇杆机构；蒸汽火车车轮属于平行双曲柄机构。第22页/共54页第四次9、12星期五1、铰链78急回特性1、极位夹角：2、行程速比系数第23页/共54页急回特性1、极位夹角：第23页/共54页79第24页/共54页第24页/共54页80如图所示的曲柄摇杆机构，设曲柄为原动件，在其转动一周的过程中，有两次与连杆共线，这时摇杆分别位于两极限位置，曲柄摇杆机构所处的这两个位置，称为极位。曲柄与连杆两次共线位置之间所夹的锐角称为极位夹角θ。第25页/共54页如图所示的曲柄摇杆机构，设曲柄为原动件，在其转动一周的过程中81第26页/共54页第26页/共54页82我们再来看上图的曲柄摇杆机构，当摇杆从右向左摆动时速度较慢，从左向右摆动时速度较快。也就是说摇杆的返回速度较快，我们称它具有急回运动特性。通常速度慢的我们称他为工作行程，速度快的称他为空行程。极位夹角大小直接影响机构的急回特性，因为回程所转过的角度要比工作行程所转过的角度要小。所以机构才具备急回特性。极位夹角θ=0时机构不具备急回特性。

第27页/共54页我们再来看上图的曲柄摇杆机构，当摇杆从右向左摆动时速度较慢，83急回特性应用特点特点：四杆机构急回特性可以节省工作时间，提高生产效率，如牛头刨床退刀速度明显高于工作速度，就是利用了四杆机构的急回特性。第28页/共54页急回特性应用特点特点：四杆机构急回特性可以节省工作时间，提高84应用第29页/共54页应用第29页/共54页85铰链四杆机构的演化及应用在生产实际应用中还广泛应用其它形式的四杆机构，可以认为是通过改变某些构件的形状、相对长度，或不同的构件作为机架等方法，来得到铰链四杆机构的一些其它的演化形式，以下介绍常用的一些演化形式。一：曲柄滑块机构

曲柄滑块机构是有曲柄摇杆机构演化得来的下图为曲柄滑块机构的示意图第30页/共54页铰链四杆机构的演化及应用在生产实际应用中还广泛应用其它形式的86曲柄滑块机构示意图第31页/共54页曲柄滑块机构示意图第31页/共54页87四杆机构演化定义扩大转动副：使转动副变为移动副。第32页/共54页四杆机构演化定义扩大转动副：使转动副变为移动副。第32页/共88曲柄滑块机构第33页/共54页曲柄滑块机构第33页/共54页89从图中可以看出曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的摇杆长度来决定的。曲柄滑块机构可以分为两类：1偏置曲柄滑块机构，摇杆长度大于e>0如图所示第34页/共54页从图中可以看出曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的摇杆长度来决定的90图示的滑块中心移动轨迹不通过曲柄中心时，存在急回特性，滑块行程不是曲柄长度的两倍。对心曲柄滑块机构。摇杆长度大于e=0如图所示第35页/共54页图示的滑块中心移动轨迹不通过曲柄中心时，存在急回特性，滑块行91应用实例下左图所示的自动送料装置，是以曲柄为主动件的曲柄滑块机构。下右图所示的内燃机是以滑块为主动件的曲柄滑块机构。

第36页/共54页应用实例下左图所示的自动送料装置，是以曲柄为主动件的曲柄滑块92第37页/共54页第37页/共54页93偏心轮机构在曲柄滑块机构（曲柄摇杆机构）中，若曲柄很短，可将转动副B的尺寸扩大到超过曲柄长度，则曲柄AB就演化成几何中心B不与转动中心A重合的圆盘，该圆盘称为偏心轮，含有偏心轮的机构称为偏心轮机构。第38页/共54页偏心轮机构在曲柄滑块机构（曲柄摇杆机构）中，若曲柄很短，可将94偏心轮极位第39页/共54页偏心轮极位第39页/共54页95应用实例偏心轮机构结构简单，偏心轮轴颈的强度和刚度大，广泛用于曲柄长度要求较短、冲击在和较大的机械中，如图所示为用于破碎机中的偏心轮机构。第40页/共54页应用实例偏心轮机构结构简单，偏心轮轴颈的强度和刚度大，广泛用96应用实例：颚式破碎机第41页/共54页应用实例：颚式破碎机第41页/共54页97导杆机构导杆是机构中与另一运动构件组成