平面機構的特點和應用課件

§2.1平面機構的特點和應用§2.2

四桿機構的基本形式及其演化§2.3

平面四桿機構的幾個基本概念§2.4

平面四桿機構的設計第二章平面連桿機構概述主菜單

概述該機構的運動——各構件均在同一平面或平行平面運動該機構的構件——大部分構件都類似桿件該機構的運動副——均為低副（回轉副、移動副）由四個構件通過低副聯(lián)接而成的平面連桿機構，稱為四桿機構。如果所有低副均為回轉副，這種四桿機構就稱為鉸鏈四桿機構。

平面連桿機構是由許多剛性構件用低副聯(lián)接組成的平面機構，又稱為平面低副機構。§2.1平面連桿機構的特點和應用一、平面連桿機構的應用1.實現(xiàn)預期的運動規(guī)律——已知原動件的運動規(guī)律,使輸出構件按要求的運動規(guī)律運動。實例1：（圖0-2）牛頭刨主體機構原動件5作回轉運動，通過該機構使刨頭8作往復直線運動—六桿機構—導桿機構§2.1平面連桿機構的特點和應用實例2：（圖2-1）造型機的翻轉機構原動件1繞D轉動時,通過該機構使砂箱(桿2)翻轉180o—四桿機構—雙搖桿機構

2.實現(xiàn)預期的運動軌跡——已知幾何條件、動力條件§2.1平面連桿機構的特點和應用實例：（圖2-2）攪拌機——四桿機構——曲柄搖桿機構連桿曲線β：

連桿上一點的軌跡所描繪的曲線。、§2.1平面連桿機構的特點和應用平面連桿機構的優(yōu)點運動幅是低副，面接觸，所以承受壓強小、便于潤滑、磨損較輕，可承受較大載荷結構簡單，加工方便，成本低，構件之間的接觸是有構件本身的幾何約束來保持的，所以構件工作可靠可使從動件實現(xiàn)多種形式的運動，滿足多種運動規(guī)律的要求利用平面連桿機構中的連桿可滿足多種運動軌跡的要求平面連桿機構的缺點根據(jù)從動件所需要的運動規(guī)律或軌跡來設計連桿機構比較復雜，只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律，綜合運動精度較低。運動時產(chǎn)生的慣性難以平衡，不適用于高速場合。二、平面連桿機構的特點1.曲柄搖桿機構在兩連架桿中，一個為曲柄，另一個為搖桿。根據(jù)連架桿運動形式的不同，可分為三種基本形式。

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化一、

平面四桿機構的基本形式4—機架1,3—連架桿→定軸轉動2—連桿→平面運動組成：→固定不動作整周轉動—曲柄作往復擺動—搖桿也可搖桿主動,曲柄從動一般曲柄主動，作等速回轉（畫出軌跡圓）搖桿從動，作變速往復擺動連架桿1機架4連架桿3連桿2

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化應用舉例：牛頭刨床進給機構(圖2－4)、攪拌機、衛(wèi)星天線、飛剪縫紉機腳踏板機構、走步機、送料機構曲柄搖桿機構應用實例攪面機

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化曲柄搖桿機構應用實例

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化飛剪機構曲柄搖桿機構應用實例衛(wèi)星接收裝置

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化曲柄搖桿機構應用實例縫紉機腳踏板機構

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化曲柄搖桿機構應用實例跑步機

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化曲柄搖桿機構應用實例自動送料機構

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化2.雙曲柄機構——兩連桿架均為曲柄的四桿機構應用舉例：慣性篩、插床機構運動特點：從動曲柄變速回轉

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化旋轉式水泵（圖2－6）曲柄—原動件，等速轉動曲柄—從動件，變速轉動連桿架慣性篩雙曲柄機構應用實例

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化插床機構雙曲柄機構應用實例

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化平行雙曲柄機構(圖2－7）

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化平行雙曲柄機構應用實例：機車車輪聯(lián)動機構3.雙搖桿機構——兩連桿架均為搖桿的四桿機構港口起重機、飛機起落架、車輛的前輪轉向機構應用舉例：

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化雙搖桿機構應用實例港口起重機選擇連桿上合適的點，軌跡為近似的水平直線

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化雙搖桿機構應用實例飛機起落架

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化車輛的前輪轉向機構雙搖桿機構應用實例

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化AB’C’DABCD

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化風扇搖頭雙搖桿機構應用實例

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化二、鉸鏈四桿機構的演化

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化1.回轉副轉化成移動副曲柄搖桿機構回轉副D→移動副曲柄滑塊機構演化：

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化曲柄滑塊機構（偏距e）對心曲柄滑塊機構，e=0類型：應用：偏置曲柄滑塊機構，e≠0滑塊運動線與曲柄回轉中心共線活塞式內燃機，空氣壓縮機，沖床等。滑塊運動線與曲柄回轉中心不共線特點：曲柄等速回轉，滑塊具有急回特性。曲柄滑快機構

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化2.擴大回轉副演化：擴大回轉副B偏心輪機構應用：

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化優(yōu)點：曲柄短時軸徑尺寸大，強度高，剛度高，且便于加工制造。曲柄銷承受較大載荷或曲柄過短時，如破碎機、沖床、剪床、內燃機等。3.取不同的構件為機架

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化對鉸鏈四桿機構：構件3為機架——移動導桿機構構件4為機架——曲柄搖桿機構構件1為機架——雙曲柄機構構件2為機架——曲柄搖桿機構構件3為機架——雙搖桿機構構件4為機架——曲柄滑塊機構構件1為機架——轉動導桿機構構件2為機架——曲柄搖塊機構

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化曲柄滑塊機構表2－1鉸鏈四桿機構當構件2和構件4均能作整周轉動，小型刨床就是轉動導桿機構的應用實例

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化BA1234Cl1<l2

當桿2的長度小于機架長度時，導稈4只能來回擺動，又稱為擺動導稈機構，牛頭刨中的主運動機構是其應用實例。

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化3A214CBl1>l2

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化當以連桿2為機架時，可演化成搖塊機構，圖示卡車的翻斗機構實例A1234CB當以滑塊3為機架時，可演化成移動導桿機構，圖示壓水機就是實例

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化A234CB1

*如果兩個移動副代替鉸鏈四桿機構中的兩個轉動副，便可得到三種不同形式的四桿機構①曲柄移動導桿機構

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化

正弦機構應用實例縫紉機針運動機構

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化②雙轉塊機構

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化③

雙滑塊機構

§2.2平面四桿機構的基本形式及其演化

設l1＜l4，則當AB

桿能繞軸A

相對于AD

桿作整周轉動時，AB

桿必須占據(jù)與AD

桿共線的兩個位置

l1≤l2

，l1≤l3

，

l1≤l4

在△B’’C’’D中（曲柄與機架重迭位置）l2≤(l4-l1)+l3在△B’C’D中（曲柄與機架拉直位置）即l1+l2≤l4+l3

即

l1+l3≤l4+l2

將式2-1、2-2、2-3兩兩相加，可得

AB桿（曲柄）為最短桿一、

鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件

§2.3平面四桿機構的幾個基本概念以曲柄搖桿機構為例——分析有一個曲柄的條件l3≤(l4-l1)+l2

l1+l4≤l2+l3

最短桿與任意一桿長度之和≤其它兩桿長度之和鉸鏈四桿機構有一個曲柄的條件：(1)最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和；(2)最短桿為連架桿。

§2.3平面四桿機構的幾個基本概念鉸鏈四桿機構的類型與尺寸之間的關系：2以最短桿為機架，則此機構為雙曲柄機構；以最短桿的相鄰構件為機架，此機構為曲柄搖桿機構；且：11）如果：lmin+lmax≤其它兩桿長度之和——滿足曲柄存在的條件（滿足桿長和條件）2）如果：lmin+lmax＞其它兩桿長度之和——不滿足曲柄存在的條件，則不論選哪個構件為機架，都為雙搖桿機構。以最短桿的對邊為機架，此機構為雙搖桿機構。3可用以下方法來判別鉸鏈四桿機構的基本類型：2.若機構滿足桿長之和條件，則(1)以最短桿的鄰邊為機架時為曲柄搖桿機構(2)以最短桿為機架時為雙曲柄機構(3)以最短桿的對邊為機架時為雙搖桿機構1.若機構不滿足桿長之和條件則只能成為雙搖桿機構

§2.3平面四桿機構的幾個基本概念二、急回特性急回特性機構工作件返回行程速度大于工作行程速度的特性。行程速比系數(shù)K為了表示工作件往復運動時的急回程度，用V2和V1的比值K來描述。由上式可得：急回特性的作用四桿機構的急回特性可以節(jié)省時間，提高生產(chǎn)率。

§2.3平面四桿機構的幾個基本概念急回性能分析可見：θ↑

K↑急回特性越顯著——導致機器動載↑

沖擊↑一般：

K≤2，∴

θ為銳角。急回性能分析B2C2B1C1當AB與BC兩次共線時，輸出件CD處于兩極限位置。曲柄轉角對應的時間極位夾角θ：曲柄在搖桿處于兩極限位置時所夾的銳角(∠C1AC2)。A21C34BD擺角極位夾角v1v2搖桿點C的平均速度))以曲柄搖桿機構為例設：曲柄以ω1等速轉動

§2.3平面四桿機構的幾個基本概念擺角ψ：搖桿在兩極限位置間的夾角(∠C1DC2)。故v2>v1三、壓力角和傳動角1.壓力角a

(分析)壓力角：從動件所受的力F與受力點速度Vc所夾的銳角a。a愈小，機構傳動性能愈好。2.傳動角g傳動角：連桿與從動件所夾的銳角g。g=900-ag越大，機構的傳動性能越好，設計時一般應使gmin≥40°,對于高速大功率機械應使gmin≥50°。3.最小傳動角的位置鉸鏈四桿機構在曲柄與機架共線的兩位置出現(xiàn)最小傳動角。

§2.3平面四桿機構的幾個基本概念

g是連桿機構的重要動力指標；

g在機構運轉時是變化的gmax＝900時，a＝0→Ft=Fg太小易自鎖，∴限制gmin，以保證機構正常工作。(分析)壓力角α：外力作用方向與被推動件在力的作用點處的絕對速度方向間所夾的銳角。傳動角是壓力角的余角ACBDvBF

vcFFtFn1ABCD234FvcAB134C2α越小,傳力性能越好。γ越大,傳力性能越好?！行Х至Αㄏ蚍至ν饬

§2.3平面四桿機構的幾個基本概念FtvcDFCABFn1234當為銳角時，傳動角當為鈍角時，傳動角以AB為原動件的曲柄搖桿機構，當曲柄和機架處于兩共線位置時，連桿與輸出件間的夾角最小和最大（）。平面四桿機構的最小傳動角位置4vcABCDF123B2DAC2B1C1對于曲柄滑塊機構，當主動件為曲柄時，最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機架垂直的位置。對于擺動導桿機構由于在任何位置時主動曲柄通過滑塊傳給從動桿的力的方向，與從動桿上受力點的速度方向始終一致，所以傳動角等于90度。

§2.3平面四桿機構的幾個基本概念四、

死點位置死點的位置在從動曲柄與連桿共線的位置，出現(xiàn)機構的傳動角g=0，壓力角a=90的情況，這時連桿對從動曲柄的作用里恰好通過其回轉中心，不能推動曲柄轉動，機構的這種位置稱為死點位置。死點的利弊利：工程上利用死點進行工作。弊：機構有死點，從動件將出現(xiàn)卡死或運動方向不確定現(xiàn)象，對傳動機構不利消除措施增大從動件的質量，利用慣性度過死點位置。如利用飛輪的慣性。對從動曲柄施加外力。

§2.3平面四桿機構的幾個基本概念采用機構錯位排列的方法機構的死點位置畫出壓力角1C234ABDabcdvBFB死點：當機構處于傳動角（或壓力角）的機構位置B2C2vB踏板縫紉機主運動機構腳AB1C1DFB2AB134CvcB123AC死點的利用：AB1C1DB2C2地面飛機起落架機構請思考：

下列機構的死點位置在哪里；怎樣使機構通過死點位置。1與2共線位置1與2垂直位置

§2.4平面四桿機構的設計一個設計過程：已知條件→構件尺寸

兩類基本問題：實現(xiàn)給定運動規(guī)律；

實現(xiàn)給定運動軌跡；

三種設計方法：圖解法解析法實驗法已知條件：運動條件、幾何條件、動力條件。簡明易懂，精確性差。精確度好，計算繁雜。形象直觀，過程復雜。一、

圖解法設計平面四桿機構1.按給定連桿位置設計四桿機構已知：連桿BC長度及三個位置（B1C1,B2C2,B3C3）要求：設計鉸鏈四桿機構設計步驟：①連接B1B2、B2B3，作線B1B2、B2B3的垂直平分線b12、b23，交于A點；②連接C1C2、C2C3，作線C1C2、C2C3的垂直平分線c12、c23，交于D點；③連接AB1、C1D。

§2.4平面四桿機構的設計2.按給定兩連架桿的對應位置設計四桿機構剛化反轉法

§2.4平面四桿機構的設計設計步驟：

§2.4平面四桿機構的設計3.按給定行程速比系數(shù)K設計四桿機構

§2.4平面四桿機構的設計4.按給定速度變化系數(shù)K設計導桿機構

§2.4