平面連桿機(jī)構(gòu)課件

1、第三章第三章 機(jī)構(gòu)與機(jī)械傳動 概述的主要概念：機(jī)器；機(jī)構(gòu)；機(jī)械；構(gòu)件；零件；運動副；高副；低副； 連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)是全部由回轉(zhuǎn)副和移動副組成的機(jī)構(gòu)，是全部由回轉(zhuǎn)副和移動副組成的機(jī)構(gòu)，其上各構(gòu)件均在同一平面或平行平面內(nèi)運動。其上各構(gòu)件均在同一平面或平行平面內(nèi)運動。特特點點1.優(yōu)點優(yōu)點1）各構(gòu)件以低副相連）各構(gòu)件以低副相連,壓強(qiáng)小壓強(qiáng)小,易于潤滑易于潤滑,磨損??；磨損小；3.1 平面連桿平面連桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)2）能由本身幾何形狀保持接觸能由本身幾何形狀保持接觸;3）制造方便，精度高；）制造方便，精度高；4）構(gòu)件運動形式的多樣性，實現(xiàn)多種多樣的運動軌跡。）構(gòu)件運動形式的多樣性，實現(xiàn)多種多樣的運動軌跡。2.

2、缺點缺點1）機(jī)構(gòu)復(fù)雜）機(jī)構(gòu)復(fù)雜,傳動積累誤差較大（只能近似實現(xiàn)給傳動積累誤差較大（只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律）；定的運動規(guī)律）；2）設(shè)計計算比較復(fù)雜；）設(shè)計計算比較復(fù)雜；3）作復(fù)雜運動和往復(fù)運動的構(gòu)件的慣性力難以平）作復(fù)雜運動和往復(fù)運動的構(gòu)件的慣性力難以平衡衡，高速時常引起較大的振動，所以一般用，高速時常引起較大的振動，所以一般用于速度于速度較低的場合。較低的場合。 3.1.1 鉸鏈四鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式桿機(jī)構(gòu)的基本型式 鉸鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鏈四桿機(jī)構(gòu) 所有運動副均為轉(zhuǎn)動所有運動副均為轉(zhuǎn)動副的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸副的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它型式的鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它型式的平面四桿機(jī)構(gòu)都可以看成

3、平面四桿機(jī)構(gòu)都可以看成是在它的基礎(chǔ)上演化而成是在它的基礎(chǔ)上演化而成的。的。 根據(jù)構(gòu)件數(shù)目分根據(jù)構(gòu)件數(shù)目分為四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)為四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)。廣泛應(yīng)用的是。廣泛應(yīng)用的是平面四桿機(jī)構(gòu)，而且它是構(gòu)成和研究平面多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。平面四桿機(jī)構(gòu)，而且它是構(gòu)成和研究平面多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。 組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件能作整周相對轉(zhuǎn)動該轉(zhuǎn)動副組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件能作整周相對轉(zhuǎn)動該轉(zhuǎn)動副稱為稱為整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副，否則為，否則為擺動副擺動副。 機(jī)架機(jī)架組成組成曲柄曲柄連架桿連架桿連桿連桿搖桿搖桿 曲柄所聯(lián)接的兩個轉(zhuǎn)動副均為整轉(zhuǎn)副，而曲柄所聯(lián)接的兩個轉(zhuǎn)動副均為整轉(zhuǎn)副，而搖桿所聯(lián)接的兩個轉(zhuǎn)動副均為擺動副。搖桿所聯(lián)接的兩個轉(zhuǎn)動副均為

4、擺動副。 按照兩連架桿的運動形式的不同，可將鉸鏈四桿機(jī)按照兩連架桿的運動形式的不同，可將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種類構(gòu)分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種類型。型。桿長條件桿長條件機(jī)架條件機(jī)架條件機(jī)構(gòu)類型機(jī)構(gòu)類型滿足桿長之滿足桿長之和條件和條件最短桿相鄰的桿為機(jī)架最短桿相鄰的桿為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最短桿本身為機(jī)架最短桿本身為機(jī)架雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)最短桿相對的桿為機(jī)架最短桿相對的桿為機(jī)架雙搖桿機(jī)構(gòu)（雙搖桿機(jī)構(gòu)（I）不滿足桿長不滿足桿長之和條件之和條件任意桿為機(jī)架任意桿為機(jī)架雙搖桿機(jī)構(gòu)（雙搖桿機(jī)構(gòu)（II）四四桿鉸鏈運動鏈成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的條件桿鉸鏈

5、運動鏈成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的條件1. 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和，以最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和，以最短桿的臨桿為機(jī)架最短桿的臨桿為機(jī)架應(yīng)用：牛頭刨床；縫紉機(jī)踏板應(yīng)用：牛頭刨床；縫紉機(jī)踏板縫紉機(jī)踏板：縫紉機(jī)踏板：2. 雙曲柄雙曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和，以最最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和，以最短桿為機(jī)架時短桿為機(jī)架時應(yīng)用：慣性篩機(jī)構(gòu)應(yīng)用：慣性篩機(jī)構(gòu)正平行四邊形機(jī)構(gòu)：兩相對構(gòu)件的長度相等正平行四邊形機(jī)構(gòu)：兩相對構(gòu)件的長度相等應(yīng)用：挖土機(jī)鏟車；機(jī)車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)應(yīng)用：挖土機(jī)鏟車；機(jī)車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)反平行四

6、邊形機(jī)構(gòu)：反平行四邊形機(jī)構(gòu)：應(yīng)用：汽車車門啟閉器應(yīng)用：汽車車門啟閉器平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)車輪車輪3. 雙搖桿雙搖桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和，以最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和，以最短桿相對的構(gòu)件為機(jī)架時；或者最短桿相對的構(gòu)件為機(jī)架時；或者最短桿與最長桿之和大于其余兩桿長度之和；最短桿與最長桿之和大于其余兩桿長度之和；應(yīng)用：港口鶴式起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)；應(yīng)用：港口鶴式起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)； 汽車前輪的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)汽車前輪的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架鶴式起重機(jī)鶴式起重機(jī)1. 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成移動副的演化轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化成移動副的演化3.1.2

7、 四桿機(jī)構(gòu)的演化四桿機(jī)構(gòu)的演化對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)還可以轉(zhuǎn)化為還可以轉(zhuǎn)化為雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)2. 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副 在左圖中若將轉(zhuǎn)動副在左圖中若將轉(zhuǎn)動副B的半徑擴(kuò)大到比曲柄的半徑擴(kuò)大到比曲柄AB的的長度還要大，則曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為長度還要大，則曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)。 在含曲柄的機(jī)構(gòu)中，若曲柄的長度很短，在柄狀在含曲柄的機(jī)構(gòu)中，若曲柄的長度很短，在柄狀曲柄兩端裝設(shè)兩個轉(zhuǎn)動副存在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的問題，曲柄兩端裝設(shè)兩個轉(zhuǎn)動副存在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的問題，故常常設(shè)計成偏心輪機(jī)構(gòu)。故常常設(shè)計成偏心輪機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿

8、機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)取不同構(gòu)件為機(jī)架各構(gòu)件間的相對運動關(guān)系不變?nèi)〔煌瑯?gòu)件為機(jī)架各構(gòu)件間的相對運動關(guān)系不變3. 取不同構(gòu)件作機(jī)架取不同構(gòu)件作機(jī)架（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)（2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(a)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(b)曲柄轉(zhuǎn)動曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)(c)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)曲柄搖塊機(jī)構(gòu)(b)曲柄擺動曲柄擺動導(dǎo)桿導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)(d)定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu) 組成移動副的兩活動構(gòu)件，組成移動副的兩活動構(gòu)件，畫成桿狀的構(gòu)件稱為畫成桿狀的構(gòu)件稱為導(dǎo)桿，導(dǎo)桿，畫成畫成塊狀的構(gòu)件稱為塊狀的構(gòu)件稱為滑塊滑塊。對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 因?qū)返闹芯€通過曲柄的

9、回轉(zhuǎn)中心而得名。該機(jī)構(gòu)能把因?qū)返闹芯€通過曲柄的回轉(zhuǎn)中心而得名。該機(jī)構(gòu)能把回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運動或作相反的轉(zhuǎn)變，廣泛應(yīng)用于回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運動或作相反的轉(zhuǎn)變，廣泛應(yīng)用于蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、空壓機(jī)以及各種沖壓機(jī)器中。蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、空壓機(jī)以及各種沖壓機(jī)器中。 轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)是通過將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的曲柄固該機(jī)構(gòu)是通過將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的曲柄固定演化而成，它可將主動件的勻速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為定演化而成，它可將主動件的勻速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿的非勻速轉(zhuǎn)動。導(dǎo)桿的非勻速轉(zhuǎn)動。 擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)具有急回運動性質(zhì)，且其傳動角該機(jī)構(gòu)具有急回運動性質(zhì)，且其傳動角始終為始終為90度，具有最

10、好的傳力性能，常用于度，具有最好的傳力性能，常用于牛頭刨床、插床和送料裝置中。牛頭刨床、插床和送料裝置中。 定塊機(jī)構(gòu)定塊機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)是通過將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊固定而該機(jī)構(gòu)是通過將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊固定而演化得出，它可把主動件的回轉(zhuǎn)或擺動轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿演化得出，它可把主動件的回轉(zhuǎn)或擺動轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿相對于滑塊的往復(fù)移動。相對于滑塊的往復(fù)移動。 搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)是通過將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的連桿固定而該機(jī)構(gòu)是通過將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的連桿固定而演化得出，它可把主動件的勻速回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為導(dǎo)演化得出，它可把主動件的勻速回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿相對于滑塊的往復(fù)移動并隨滑塊擺動的形式。桿相對于滑塊的往復(fù)移動并隨滑塊擺

11、動的形式。 翻斗翻斗曲曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，原動件柄搖桿機(jī)構(gòu)中，原動件AB以以等速轉(zhuǎn)動等速轉(zhuǎn)動1（1）輸出件）輸出件CD的兩極限位置的兩極限位置當(dāng)當(dāng)ABAB與與BCBC兩次共線時，輸出件兩次共線時，輸出件CDCD處于兩極限位置。處于兩極限位置。極位夾角極位夾角：當(dāng)搖桿處于兩極限位置時，對應(yīng)的曲柄當(dāng)搖桿處于兩極限位置時，對應(yīng)的曲柄位置線所夾的銳角。位置線所夾的銳角。3.1.3 四連桿機(jī)構(gòu)的運動特點四連桿機(jī)構(gòu)的運動特點 （1）急）急回特性回特性曲柄轉(zhuǎn)角曲柄轉(zhuǎn)角 1801對應(yīng)的時間對應(yīng)的時間111/t搖桿點搖桿點C的的平均速度平均速度1802122/t1121/vC Ct2212/vC CtB2C2B1C

12、11A211C34BDabcd2擺角擺角極位夾角極位夾角 v1v2（2）輸出件的行程速度變化系數(shù)）輸出件的行程速度變化系數(shù)K：從動件快行程平均速度從動件快行程平均速度v2與慢行程平均速度與慢行程平均速度v1之比。之比。11180KK180180212112ttvvK平面四桿機(jī)構(gòu)具有急回特性的條件：平面四桿機(jī)構(gòu)具有急回特性的條件：（1）原動件作等速整周轉(zhuǎn)動；）原動件作等速整周轉(zhuǎn)動；（2）輸出件作往復(fù)運動；）輸出件作往復(fù)運動；（3）0314AB2Cab1（2）曲曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，原動件柄滑塊機(jī)構(gòu)中，原動件AB以以等速轉(zhuǎn)動等速轉(zhuǎn)動1B1B2H0, ,無急回特性無急回特性C1C2對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2AB134eCab1C1B1B2HC20, ,有急回特性。有急回特性。偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3.1.3 壓力角與傳動角壓力角與傳動角在不計摩擦力、重力、慣性力的條件下，機(jī)在不計摩擦力、重力、慣性力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使構(gòu)中驅(qū)使輸出件輸出件運動的運動的力的方向線力的方向線與與輸出件輸出件上上受力點的速度方向線受力點的速度方向線所夾的銳角。所夾的銳角。壓力角：壓力角：傳動角：傳動角： 壓力角的余角。壓力角的余角。vcFF