4-1-平面机构类型

案例导入

案例分析：如图所示为缝纫机踏板机构，为其机构运动简图和结构示意图。缝纫机传动路线为:操作者踩踏踏板使摇杆1（原动件）往复摆动→连杆2驱→曲柄3（从动件）→带动带轮使机头主轴连续转动。缝纫机踏板机构CopyRightZDJ案例导入

问题：（1）各构件的长度如何才能保证实现相关的运动？（2）该机构在工作时，出现卡死现象如何处理？

缝纫机踏板机构CopyRightZDJ第4章平面连杆机构平面连杆机构的类型

1平面四杆机构的演化2平面连杆机构的基本特性3平面四杆机构的设计

4CopyRightZDJ教学目标1掌握平面四杆机构的基本类型、应用及演化

2熟练掌握铰链四杆的类型及判断

3

熟练掌握平面四杆的工作特性，平面四杆机构的设计CopyRightZDJ教学重点和难点

1铰链四杆机构类型的判断2平面四杆机构的基本特性

3平面四杆机构的设计CopyRightZDJ4.1平面四杆机构的类型铰链四杆机构的类型

1铰链四杆机构类型的判断

2课堂练习

4案例分析

3CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型复习：平面机构的概念

测量仪表机构飞机发动机内部结构图CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型基本概念：连杆机构：机构中各构件只采用低副连接的构件称为连杆机构。平面连杆机构：所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动的连杆机构称为平面连杆机构。

缝纫机脚踏机构锯管机构CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型

四杆机构：由四个构件组成的平面连杆机构称为四杆机构

脚踏式脱粒机缝纫机缝纫机构CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型

4.1.1铰链四杆机构类型

基本概念：（1）铰链四杆机构：四个构件全部用转动副相连的四杆机构，称为铰链四杆机构。

（2）机架：机构中固定不动的构件。（3）连架杆：与机架连接的构架。

CopyRightZDJ连架杆机架连架杆连杆4.1平面连杆机构的类型曲柄：若能绕机架作整周转动的连架杆则称为曲柄。

摇杆：只能绕着机架在一定范围内摆动的连架杆。（4）连杆：不直接与机架相连的构件。CopyRightZDJ铰链四杆机构按是否存在曲柄可分为三类：

1、曲柄摇杆机构（1）概念：铰链四杆机构的两个连架杆中，若一个是曲柄，另一个是摇杆，则称为曲柄摇杆机构。

4.1平面连杆机构的类型CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型（2）应用案例：雷达天线、脚踏式脱粒机、搅拌机、水稻插秧机的秧爪运动机构。

脚踏式脱粒机缝纫机的脚踏粒机雷达天线CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型

搅拌机机构水稻插秧机的秧爪运动机构（3）功能：将连续转动转换为摆动，或者将摆动转换为连续转动。CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型

2、双曲柄机构（1）概念：具有两个曲柄的铰链四杆机构，称为双曲柄机构。

CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型（2）应用案例：惯性筛机构

（3）功能：将等速转动转换为不等速同向转动。惯性筛机构CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型

（4）双曲柄机构的其他类型

1）平行四边形机构：两相对构件互相平行，呈平行四边形的双曲柄机构。案例：单盘秤机构、火车车轮联动装置等

平行四边形机构单盘秤机构CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型

2）反平行四边形机构：两相对构件长度相等，一对构件互相平行的双曲柄机构。

应用案例：公共汽车的车门开关机构

反平行四边形机构公共汽车的车门开关机构

CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型

3）功能：将等速转动转换为等速同向、不等速同向、等多种转动。）

反平行四边形机构平行四边形机构CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型3、双摇杆机构（1）概念：铰链四杆机构的两个连架杆若都是摇杆，则称为双摇杆机构。

炉门开启机构双摇杆机构CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型

（2）应用案例：港口鹤式起重机

、汽车转向机构、电风扇摇头机构、飞机起落架等机构。电风扇摇头机构CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型

（3）功能：将一种摆动转换为另一种摆动。汽车前轮转向机构鹤式起重机CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型

想一想练一练请根据下列机构的运动情况，判断其属于哪类铰链四杆机构？

水排以鼓风炼铁飞机起落架CopyRightZDJ1、曲柄摇杆机构曲柄为主动件时，转动—>摆动摇杆为原动件时，摆动—>转动

两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆的四杆机构，称为曲柄摇杆机构三、平面四杆机构的分类

按照两连架杆的运动形式的不同（即有无曲柄），可将铰链四杆机构分为：

两连架杆均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构

主动曲柄等速转动—>从动曲柄也同速同向转动

主动曲柄等速转动—>从动曲柄变速转动两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构4.1平面连杆机构的类型4.1.2铰链四杆机构类型的判断

1、铰链四杆机构存在曲柄的条件

机构中相邻构件能否相对转整周，由各构件长度间的关系决定。（1）长度和条件：机构中最短构件与最长构件长度之和小于或等于其余两构件长度之和，即

CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型

（2）最短构件条件：连架杆与机架中必有一杆为最短构件。

CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型2、铰链四杆机构基本类型的判别方法

（1）满足长度和条件，即1)若以最短构件相邻边为机架时，机构为曲柄摇杆机构；2）若以最短构件为机架，则机构为双曲柄机构；

3）若以最短构件对边为机架，则机构为双摇杆机构。

CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型

（2）不满足长度和条件，则无论取哪个构件为机架均为双摇杆机构。CopyRightZDJ

设：一曲柄摇杆机构ABCD，各杆长为a、b、c、d，AB为曲柄

则在曲柄整周回转的过程中必会通过与机架AD平行的两位置，即杆1和杆4拉直共线和重叠共线，如下图所示由三角形的边长关系可得a+d<b+cd-a+b>c→a+c<b+dd-a+c>b→a+b<c+d

当运动过程中出现左图所示的共线情况时，上式中不等式变成了等式，可以改写为：

a+d≤b+ca+c≤b+da+b≤d+c从中我们可以推导出

a≤ba≤ca≤d

通过上面的分析，可以说明两个问题：

（1）在曲柄摇杆机构中，曲柄为最短杆；

（2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和

结论

最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和是铰链四杆机构有曲柄的必要条件(不满足这一条件的，必为双摇杆机构)

但满足这一条件的铰链四杆机构究竟有一个曲柄、两个曲柄还是没有曲柄，还需根据取何杆为机架来判断

以最短杆为机架时得到双曲柄机构

以最短杆的相邻杆为机架时得到曲柄摇杆机构

以最短杆的对面杆为机架时得到双摇杆机构4.1平面连杆机构的类型案例分析：

如图所示的铰链四杆机构ABCD中，已知各杆的长度分别为：a=30，b=50，c=40，d=45。试确定该机构分别以AD、AB、CD和BC为机架时，属于何种机构？CopyRightZDJ4.1平面连杆机构的类型