7-第七章-平面連桿機(jī)構(gòu)

機(jī)械基礎(chǔ)（第七版）§7-1平面連桿機(jī)構(gòu)概述§7-2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成及分類§7-3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)§7-4平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)第七章

平面連桿機(jī)構(gòu)第七章

平面連桿機(jī)構(gòu)起重機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖平面連桿機(jī)構(gòu)概述一、平面連桿機(jī)構(gòu)的概念平面連桿機(jī)構(gòu)是指由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副或移動副相互連接而成，在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)?！?-1平面連桿機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)某些較為復(fù)雜的平面運(yùn)動，用于傳遞動力并改變運(yùn)動形式。門座式起重機(jī)利用平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)貨物的水平移動。平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件的形狀多種多樣，但均可用等效的桿狀構(gòu)件進(jìn)行替代。最常用的平面連桿機(jī)構(gòu)是具有四個構(gòu)件（包括機(jī)架）的機(jī)構(gòu)，稱為平面四桿機(jī)構(gòu)。構(gòu)件間以四個轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，簡稱鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。二、平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用特點(diǎn)1．平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)（1）平面連桿機(jī)構(gòu)是低副連接，為面接觸，承受壓強(qiáng)小，便于潤滑，磨損較輕，可承受較大載荷。（2）平面連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，構(gòu)件之間的接觸是由構(gòu)件本身的幾何約束保持，工作可靠。（3）可使從動件實(shí)現(xiàn)多種形式的運(yùn)動，滿足多種運(yùn)動規(guī)律的要求。（4）利用平面連桿機(jī)構(gòu)中連桿的變化可滿足多種運(yùn)動軌跡的要求。2．平面連桿機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)（1）設(shè)計比較復(fù)雜；各構(gòu)件的尺寸誤差和運(yùn)動副中的間隙使平面連桿機(jī)構(gòu)在傳遞運(yùn)動時產(chǎn)生較大的累積誤差。（2）運(yùn)動時產(chǎn)生的慣性力難以平衡，不適用于高速運(yùn)動的場合。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成及分類一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動的構(gòu)件4稱為機(jī)架，不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件2稱為連桿，與機(jī)架相連的構(gòu)件1、構(gòu)件3稱為連架桿。§7-2能繞固定軸做整周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的連架桿稱為曲柄，只能繞固定軸在一定角度（小于180°）范圍內(nèi)往復(fù)擺動的連架桿稱為搖桿。二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型鉸鏈四桿機(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)。1．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個連架桿中，其中一個是曲柄，另一個是搖桿的機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。汽車雨刮即采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)電動機(jī)帶動主動曲柄AB旋轉(zhuǎn)時，從動搖桿CD做往復(fù)擺動，利用搖桿的延長部分實(shí)現(xiàn)刮水動作。2．雙曲柄機(jī)構(gòu)兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。兩曲柄長度不相等的雙曲柄機(jī)構(gòu)稱為不等長雙曲柄機(jī)構(gòu)。（1）不等長雙曲柄機(jī)構(gòu)慣性篩通過雙曲柄機(jī)構(gòu)使篩子左右擺動，使粗、細(xì)物料分離。（2）平行雙曲柄機(jī)構(gòu)連桿與機(jī)架的長度相等且兩曲柄長度相等、曲柄轉(zhuǎn)向相同的雙曲柄機(jī)構(gòu)稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu)。平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的四個構(gòu)件在任何位置均形成平行四邊形，兩曲柄的旋轉(zhuǎn)方向與角速度恒相等。圖示托盤天平利用平行雙曲柄機(jī)構(gòu)中兩曲柄的轉(zhuǎn)向和旋轉(zhuǎn)角度均相同的特性。3．雙搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化機(jī)構(gòu)一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有一個曲柄和一個滑塊的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。§7-3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)由曲柄、滑塊、連桿和機(jī)架組成。曲柄做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，滑塊做往復(fù)直線運(yùn)動。曲柄和滑塊都可分別作為主動件或從動件。在做功行程中，活塞3承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)做直線運(yùn)動，通過連桿帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，并由曲軸對外輸出動力。沖壓機(jī)的曲軸（曲柄）1做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，再通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成沖壓頭（滑塊）3的上下往復(fù)直線運(yùn)動。二、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)連架桿中至少有一個構(gòu)件為導(dǎo)桿的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可以看作是在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中選取曲柄作為機(jī)架演化而成。在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，若BC>BA，則曲柄3和導(dǎo)桿1均能做整周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，這種機(jī)構(gòu)稱為轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。若BC<BA，當(dāng)曲柄3做整周轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)桿1只能做往復(fù)擺動，這種機(jī)構(gòu)稱為擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)當(dāng)主動桿2做整周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，通過滑塊3帶動導(dǎo)桿4旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)桿4的延長臂AD作為下部曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄，通過連桿5帶動刨刀滑塊6移動。擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在簡易刨床上的應(yīng)用刨刀的左右切削運(yùn)動由擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，主動件2（曲柄）做等速旋轉(zhuǎn)，從動件4（導(dǎo)桿）做往復(fù)擺動，通過滑塊5帶動滑枕6做往復(fù)直線運(yùn)動。牛頭刨床主運(yùn)動機(jī)構(gòu)三、固定滑塊機(jī)構(gòu)若使曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊固定不動，就得到固定滑塊機(jī)構(gòu)。手壓抽水機(jī)扳動手柄1，可以使活塞桿4（導(dǎo)桿）在唧筒3（滑塊）內(nèi)上下移動，從而完成抽水動作。四、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)若將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的連桿作為機(jī)架，滑塊只能擺動，就得到了曲柄搖塊機(jī)構(gòu)。吊車升降機(jī)構(gòu)液壓缸的缸體相當(dāng)于搖塊，活塞桿相當(dāng)于導(dǎo)桿，當(dāng)液壓油推動活塞向上移動時，使起重臂AB繞B點(diǎn)順時針擺動，吊鉤上升，吊起重物。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄較短時，可用一個旋轉(zhuǎn)中心與幾何中心不重合的偏心輪代替曲柄。偏心輪機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件：（1）最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿長度之和。（2）連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿。§7-41．曲柄搖桿機(jī)構(gòu)連架桿之一為最短桿2．雙曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)架為最短桿3．雙搖桿機(jī)構(gòu)連桿為最短桿最短桿與最長桿的長度之和大于其他兩桿長度之和時，不論哪個桿為機(jī)架，都無曲柄存在。二、急回特性當(dāng)搖桿處于C1D和C2D兩極限位置時，曲柄與連桿共線，曲柄的兩個對應(yīng)位置所夾的銳角稱為極位夾角。曲柄做等速轉(zhuǎn)動，而搖桿擺動時空回行程的平均速度卻大于工作行程的平均速度的性質(zhì)稱為急回特性。從動件CD往復(fù)擺動時空回行程的平均角速度（2）與工作行程的平均角速度（1）的比值稱為行程速比系數(shù)（K）。當(dāng)機(jī)構(gòu)的極位夾角θ>0°時，K>1，機(jī)構(gòu)具有急回特性。當(dāng)極位夾角θ=0°時，K=1，機(jī)構(gòu)無急回特性。三、死點(diǎn)位置在平面四桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)連桿與從動件處于共線位置時，則主動件通過連桿傳給從動件的驅(qū)動力必通過從動件的鉸鏈中心。也就是說驅(qū)動力對從動件的旋轉(zhuǎn)力矩等于零。此時，無論施加多大的驅(qū)動力，均不能使從動件轉(zhuǎn)動，平面四桿機(jī)構(gòu)中的這種位置稱為死點(diǎn)位置。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置死點(diǎn)位置將使機(jī)構(gòu)的從動件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動不確定