机械基础-课件-第九章-平面连杆机构.ppt

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1、第二部分(第九章)平面连杆机构,机械基础,第九章 平面连杆机构,9-1 平面连杆机构概述,9-2 铰链四杆机构,9-3 其他平面连杆机构,9-1 平面连杆机构概述（Planar Linkage）,机械基础,连杆机构：各构件间均以低副（转动副、移动副、球面副、圆柱副等）相连接的机构称为连杆机构，也叫低副机构。,平面机构：各构件的相对运动平面互相平行（常用的机构大多数为平面机构）。,空间机构：至少有两个构件能在三维空间中相对运动。,连杆机构（面接触的结构）的优点：运动副单位面积受压力较小，面接触便于润滑，故磨损较小；制造方便，易获得较高的精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的；连杆机构可

2、以实现给定的运动规律或实现给定的运动轨迹，但只用于速度较低的场合。,机械基础,平面连杆机构分为四杆机构和多杆机构。,铰链四杆机构：全部用转动副相连的平面四杆机构。它是平面四杆机构的基本型式之一，其它型式的四杆机构可看作是在它的基础上通过演化而成的。,机械基础,9-2 铰链四杆机构（Four-bar linkages）,机架：机构的固定构件；连杆：不直接与机架连接的构件；连架杆：与机架用转动副相连接的构件；连架杆可分为：曲柄：能绕机架作整周转动的连架杆；摇杆：只能绕机架作小于360的某一角度摆动的连架杆。,机械基础,机械基础,在铰链四杆机构中，按连架杆能否作整周转动，可将铰链四杆机构分为：,一、

3、曲柄摇杆机构二、双曲柄机构三、双摇杆机构,机械基础,曲柄存在的条件,1、整转副：,2、整转副存在的条件：,两构件能相对转动360的转动副。,取决于各杆的长度。,l1,A,l4,l2,l3,C,B,D,曲柄摇杆机构,分析：若l1能绕A整周相对转动，则存在两个特殊位置。,在AC D中有：,l4(l2 l1)l3 l3(l2 l1)l4,l1l4 l2l3（1）l1l3 l2l4（2）,l1l2 l4l3（3）,机械基础,在AC D中有：,将（1）、（2）、（3）式两两相加，得到以下关系式：,l1 l2，l1 l3，l1 l4,以上关系表明 l1 为最短杆。,曲柄存在的条件：,（1）杆长之和条件：最

4、短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。,（2）最短杆条件：连架杆和机架中必有一杆是最短杆。,l1l4 l2l3（1）l1l3 l2l4（2）l1l2 l4l3（3）,机械基础,注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：最长杆的杆长 其余三杆长度之和。,你会判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构么？方法如下,机械基础,一、曲柄摇杆机构,两个连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。,曲柄1为原动件，作匀速转动；摇杆3为从动件，作变速往复摆动。,机械基础,雷达天线俯仰机构,机械基础,可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动的运动转换。,搅拌机,

5、机械基础,可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动的运动转换。,可以将摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动。,汽车车窗雨刷机构,缝纫机,机械基础,二、双曲柄机构,两个连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。,双曲柄机构,机械基础,机械基础,惯性筛工作机构,从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同，故当主动曲柄1匀速回转一周时，从动曲柄3作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动，提高了工作性能。,1、曲柄1为原动件，作等角速转动；从动件曲柄3也以相同角速度转动。,特例：平行双曲柄机构，其相对两杆平行且相等。,2、当四个铰链中心处于同一直线上时，将出现运动不确定状态。,为了消除这种运动不

6、确定状态,可在主、从动曲柄上错开一定角度再安装一组平行四边形机构。,机械基础,机车驱动轮联动机构,机械基础,三、双摇杆机构,两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。,双摇杆机构,机械基础,机械基础,起重机吊臂结构,ABCD构成双摇杆机构，AD为机架，在主动摇杆AB的驱动下，随着机构的运动连杆BC的外伸端点E获得近似直线的水平运动（EE），使吊重Q能作水平移动，大大节省了移动吊重所需要的功率。,机械基础,飞机起落架机构,（1）机构的急回运动特性：,四、曲柄摇杆机构的一些主要特性：,摆角,C1,C2,D,A,B1,B2,B,C,1 2,t1 t2,1 180,曲柄转角,2 180,铰链C的

7、平均速度：,v1 v2,它表明摇杆具有急回运动特性。,慢行程,快行程,机械基础,急回运动特性可用行程速比系数（或行程速度变化系数）K 表示：,曲柄摇杆机构的极位夹角 越大，K 值越大，急回运动的性质越显著。=0、K=1时，无急回特性。,极限夹角计算公式：,式中 为摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄所夹的锐角，称为极位夹角（C2AC1）。,机械基础,连杆机构输出件具有急回特性的条件：,1）原动件作等角速整周转动；2）输出件具有正、反行程的往复运动；3）极位夹角 0。,机械基础,（2）压力角和传动角,F,vc,a、机构压力角:在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下，机构中驱使输出件运动的力与输出件上受力

8、点的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角，通常用 表示。,机械基础,b、传动角：压力角 的余角。,A,B,C,D,F1,F2,通常用 表示：90,F1为有效分力；,F1=Fcos；,，F1,在连杆设计中，为度量方便，习惯用传动角 来判断机构传力性能。F1，机构传力性能越好；反之，机构传力越费劲，传动效率越低。,，连杆和从动摇杆之间所夹的锐角。,机械基础,min；=40 50；为许用传动角曲柄摇杆机构的最小传动角min出现在曲柄与机架共线（即曲柄转角=0 或=180）的位置。,机构运转时，传动角 是变化的，为了保证机构的正常工作，机构的传动角作出如下规定。,机械基础,（3）死点位置：（主动件条件

9、）,在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下:当摇杆为主动件，连杆和曲柄共线时，过铰链中心A的力，对A点不产生力矩，不能使曲柄转动，机构的这种位置称为死点位置。,机械基础,机械基础,机构停在死点位置，不能起动。运转时，靠惯性 冲过死点。,缝纫机踏板机构,工件夹紧机构,利用死点实例,机械基础,思考题：,曲柄摇杆机构是否一定具有急回特性？是否肯定有死点位置？,1.曲柄为原动件，当机构有极位夹角时，就有急回特性；=0、K=1时，无急回特性。2.存在死点位置的标志是：连杆与从动件共线。摇杆为原动件，有2个死点位置；曲柄为原动件，没有死点位置，因为此时连杆与从动杆不会共线。,机械基础,【设计

10、实例】如图示的加热炉门启闭机构，图中为炉门关闭位置，使用要求在完全开启后门背朝上水平放置并略低于炉口下沿，见图中位置。,机械基础,解：把炉门当作连杆BC，已知的两个位置B1C1和B2C2，B和C已成为两个铰点，分别作直线段B1B2、C1C2的平分线得b12和c12，另外两铰点A和D就在这两根平分线上。为确定A、D的位置，根据实际安装需要，希望A、D两铰链均安装在炉的正壁面上即图中yy位置，yy直线分别与b12、c12相交点A和D即为所求。,摇杆长,转动副D,直线,滑块,摇杆3,移动副,曲柄滑块机构,一、曲柄滑块机构：当曲柄摇杆机构中的摇杆为无限长时，即为曲柄滑块机构。具有一个移动副和三个转动副

11、。,机械基础,9-3 其它平面连杆机构(铰链四杆机构的演化)（Other Planar Linkages）,机械基础,曲柄滑块机构的应用内燃机,对心曲柄滑块机构,e 称为偏距,e0，偏置曲柄滑块机构e=0，对心曲柄滑块机构,偏置曲柄滑块机构,机械基础,A,e,慢行程,1,2,1,（1）曲柄滑块机构的行程,C1、C2：曲柄与连杆两次共线时，滑块移动的两个极限位置。曲柄滑块机构同样具有急回特性。两个极限位置之间的距离，称为机构的行程H。,主动件：曲柄或滑块,机械基础,（2）对心式曲柄滑块机构的死点位置：,机构停在死点位置，不能起动。解决办法：运转时，靠惯性冲过死点。,机械基础,二、曲柄导杆机构,应

12、用实例：回转式油泵（转动导杆机构）牛头刨床的主体机构（摆动导杆机构）,取曲柄滑块机构的原连架杆2为机架而得到的，原连杆3为主动件，若l3 l2，导杆1作整周运动，称为转动导杆机构；若l3 l2，导杆1作往复摆动，称为摆动导杆机构。,机械基础,三、曲柄摇块机构,举例：自卸卡车车箱的举升机构,机械基础,取曲柄滑块机构中的原连杆3为机架而得到的。当原曲柄2为原动件绕点转动时，滑块4绕机架3上的铰链中心摆动，故称该机构为曲柄摇块机构或称为摆动滑块机构。,手摇唧筒,取曲柄滑块机构中的原滑块4为机架而得到的。当原曲柄2转动时，导杆1可在固定滑块4中往复移动，故该机构称为移动导杆机构（或定块机构）。,四、移动导杆机构,机械基础,应用实例：手压抽水机、抽油泵等。,本章结束,