第七章平面连杆机构.ppt

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1、第七章 平面连杆机构,71 平面连杆机构的特点 72 铰链四杆机构的组成与分类73 铰链四杆机构的基本性质74 铰链四杆机构的演化,71 平面连杆机构的特点,平面连杆机构由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的,在同一平面或相互平行平面内运动的机构。,作用：,实现某些较为复杂的平面运动，在生产和生活中广泛用于动力的传递或改变运动形式。,港口起重机吊运货物是利用平面连杆机构中的双摇杆机构实现的,铲土机为了保证铲斗平行移动，防止泥土流出，采用了平面连杆机构,四杆机构最常用的平面连杆机构，具有四个构件（包括机架）的低副机构。,平面铰链四杆机构构件间用四个转动副相连的平面四杆机构，简称铰链四杆机

2、构。,铰链四杆机构：四根杆均用转动副连接。,滑块四杆机构：杆件间的连接，除了转动副以外，构件3与4使用移动副连接。,72 铰链四杆机构的组成与分类,机架：固定不动的构件4。连杆：不与机架直接相连的构件2。连架杆：与机架相连的构件1、3。,曲柄 摇杆,一、曲柄摇杆机构 二、双曲柄机构 三、双摇杆机构,曲柄与机架用转动副相连，且能绕该转动副轴线作整周旋转的构件。摇杆与机架用转动副相连，但只能绕该转动副轴线摆动的构件。,一、曲柄摇杆机构,曲柄摇杆机构铰链四杆机构的两个连架杆中，其中一个是曲柄，另一个是摇杆。,曲柄摇杆机构的应用,二、双曲柄机构,双曲柄机构铰链四杆机构中两连架杆均为曲柄。,类型：,不等

3、长双曲柄机构 平行双曲柄机构 反向双曲柄机构,不等长双曲柄机构,两曲柄长度不等的双曲柄机构。,平行双曲柄机构,连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等，曲柄转向相同的双曲柄机构。,反向双曲柄机构,连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等，曲柄转向相反的双曲柄机构。,双曲柄机构的应用,三、双摇杆机构,铰链四杆机构中两连架杆均为摇杆。,机构两极限位置：,B1C1D C2B2A,双摇杆机构的应用,电风扇摇头机构,起重机机构,73 铰链四杆机构的基本性质,一、曲柄存在条件 二、急回特性 三、死点位置,一、曲柄存在条件,1最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和。2连架杆和机架中必有一杆是最短杆。

4、,铰链四杆机构三种基本类型的判别方法,曲柄摇杆机构的条件：连架杆之一为最短杆,双曲柄机构的条件：机架为最短杆,双摇杆机构的条件：连杆为最短杆,当最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和时，无论取哪一杆件为机架，机构均为双摇杆机构。,课前回顾,1、说出下图四杆机构中的各部分名称,2、按连架杆性质不同铰链四杆机构的分类是怎样的,【例1】如图所示的铰链四杆机构，各杆的长度如图。试判断各铰链四杆机构的类型。,a)b),【解】在图a中，由于 LAD+LBCLAB+LCD，有由于AD为机架，且为最短杆，根据铰链四杆机构类型的判断方法知：该机构为双曲柄机构。在图b中，由于LBC+LCD LAB+LAD，又

5、由于AD杆为机架，据铰链四杆机构类型的判断方法知：该机构为双摇杆机构。,【例2】铰链四杆机构各杆的长度如图所示。欲使该机构称为双曲柄机构，试确定杆BC的取值范围。,铰链四杆机构,【解】已知AD杆为机架，欲使该机构成为双曲柄机构，则应满足以 下条件：（1）BC杆为最长杆时，LAD+LBC LAB+LCD,即 40+70+120 LBC150,（2）CD杆为最长杆时，LAD+LCD LAB+LBC,即 40+12070+LBC LBC 90 BC杆的取值范围为：90 LBC150。,二、急回特性,曲柄摇杆机构中，曲柄AB为主动件，作匀速回转运动，摇杆CD为从动件作往复摆动。,C1D，C2D摇杆的两

6、个极限位置,摆角,极位夹角：摇杆在两极限位置时，曲柄两位置间所夹的锐角称为极位夹角。,极位夹角,铰链四杆机构,当曲柄AB1位置顺时针转到AB2，摇杆由左极限位置C1D摆到右极限位置C2D，设经历的时间为t1,C点的平均速度,曲柄再由AB2位置回到AB1位置时,摇杆自C2D摆回到C1D，设经历的时间为t2，,C点的平均速度,t1t2,所以v2v1。,v1=C1C2/t1,v2=C2C1/t2,摇杆摆回速度比摆去速度快的性质，称急回特性。,行程速度变化系数,铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹角,三、压力角和传动角,压力角作用在从动件之上的驱动力F与该力作用点绝对速度Vc之间所夹的锐

7、角称为压力角。传动角通常把压力角的余角（即连杆和从动摇杆之间所夹的锐角）称为传动角。,曲柄摇杆机构的死点位置,曲柄摇杆机构,当CD摇杆为主动件时,在曲柄与连杆共线的位置出现传动角等于0的情况,即此时曲柄与连杆出现共线位置。这时无论连杆BC对曲柄AB的作用力有多大,都不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。,摇杆处于右极限位置C2D时,连杆与从动件(曲柄)的共线位置C2B2A。,死点位置的应用,工件夹紧后，BCD成一直线，撤去外力 F 之后，机构在工件反弹力 T 的作用下，处于死点位置。即使反弹力很大，工件也不会松脱，使夹紧牢固可靠。,四杆机构中有无死点位置,取决于从动件是否与连杆共线。,对

8、曲柄摇杆机构而言，当曲柄为主动件时，摇杆与连杆无共线位置，不出现死点。当摇杆为主动件时，曲柄与连杆共线位置的位置为死点位置。,死点位置的判断,对于传动机构，设计时必须考虑机构顺利通过死点位置的问题，如利用构件的惯性作用，使机构通过死点。工程上有时也利用死点位置提高机构工作的可靠性。,1、对于铰链四杆机构，当满足构件长度和条件时，若取()为机架，将得到曲柄摇杆机构。A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆D.与最短杆相邻的构件2、曲柄摇杆机构，当()时，机构处于死点位置。A.曲柄为原动件、曲柄与机架共线B.曲柄为原动件、曲柄与连杆共线C.摇杆为原动件、曲柄与机架共线D.摇杆为原动件、曲柄与

9、连杆共线3、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，()死点位置。A.有一个B.没有C.有两个D.有三个,复习思考题,4、对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取()为机架，将得到双曲柄机构。A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆D.与最短杆相邻的构件 5、曲柄摇杆机构，摇杆为原动件当()时，机构处于极限位置。A.曲柄与机架共线B.曲柄与连杆共线C.摇杆与机架共线 D.摇杆与连杆共线6、对于铰链四杆机构，当从动件的行程速比系数()时，机构必有急回特性。A.K0 B.K1 C.K1 D.K=1,7、对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取()为机架，将得到双摇杆机构。A.最短杆

10、B.与最短杆相对的构件 C.最长杆D.与最短杆相邻的构件,8.铰链四杆机构中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。,(1)以a杆为机架得()机构;(2)以b杆为机架得()机构;(3)以c杆为机架得()机构;(4)以d杆为机架得()机构.,74 铰链四杆机构的演化,一、曲柄滑块机构 二、导杆机构,一、曲柄滑块机构,曲柄滑块机构是具有一个曲柄和一个滑块的平面四杆机构，是由曲柄摇杆机构演化而来的。,曲柄滑块机构的应用,内燃机气缸,冲压机,滚轮送料机,二、导杆机构,导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机构。,摆动导杆机

11、构 移动导杆机构 曲柄摇块机构,摆动导杆机构,牛头刨床主运动机构,移动导杆机构,手动抽水机构,曲柄摇块机构,自卸汽车卸料机构,铰链四杆机构的演化,(1)了解常用铰链四杆机构、对心曲柄滑块机构、导杆机构的应用。,铰链四杆机构的演化形式,1.曲柄滑块机构2.偏心轮机构3.定块机构4.摇块机构5.导杆机构,铰链四杆机构的演化,铰链四杆机构,演化成其它形式铰链四杆机构,主要演化方法：（1）将转动副变成移动副（2）变换机架,构件间都是以转动副联接的平面四杆机构，,曲柄摇杆曲柄滑块的演变,插入动画,一.曲柄滑块机构：,压力角、传动角:,偏置曲柄滑块机构,摇杆3的运动轨迹为圆弧(半径l3),对心曲柄滑块机构

12、,将l3无穷大,滑块C(直线)曲柄滑块机构,铰链四杆机构 图2-14(全)转动副连接各杆长不变,铰链四杆机构 曲柄滑块机构 图2-23 p.29,导杆机构(曲柄AB 机架)图2-15.b,摇块机构(连杆BC 机架)图2-15.C,扩大回转副偏心轮机构,杆长(固定杆)可变,移动副(一个),定块机构(滑块C 机架)图2-15.d,1.曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构-曲柄回转中心与滑块移动导路中心线无偏距。偏置曲柄滑块机构-曲柄回转中心至滑块移动导路中心线存在垂直距离（即有偏距）。,1、曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,偏置曲柄滑块机构,2、偏心轮机构,偏心轮机构-曲柄为偏心轮的机构。将转动副B的半径

13、扩大至超过曲柄长度变成圆盘（即叫偏心轮、偏心轴），偏心距=曲柄长度应用：曲柄长度较短（制造安装难）场合曲柄销承受较大冲击载荷场合 破碎机、剪床、冲床,(铰链四杆、曲柄滑块),(曲柄很短时偏心轮机构)偏心距=曲柄长,铰链四杆、曲柄滑块机构(扩大回转副)偏心轮机构,偏心轮机构,回转副B(半径)曲柄长AB,曲柄,A,B,C,2、偏心轮机构：演示a,滑块直线运动,偏心轮机构,滑块在环形槽中往复圆弧运动,2、偏心轮机构：演示b,3、滑块、定块、摇块、导杆机构,曲柄滑块机构取不同的构件为机架：a）曲柄滑块机构（4导杆固定）-曲柄转动，滑块沿导杆移动b）定块机构（3滑块固定）-1往复摆动，导杆往复移动，如抽

14、水机c）摇块机构（2固定）-1回转，刀杆相对滑块移动，滑块摇动，如自卸汽车d）导杆机构（1固定）-2主动，滑块沿导杆移动，如回转式液压泵,摇块机构,滑块摆动 c,滑块为固定件 d,滑块移动摆动,滑块移动,曲柄滑块机构,曲柄滑块机构,导杆机构,摇块机构,定块机构,导杆机构,定块机构,一、滑块，摇块，定块机构,a,b,c,d,a、曲柄滑块机构,b、定块机构,定块机构,抽水机N34-9.avi,c、摇块机构,自卸卡车翻斗机构,摇块机构,定块机构,二、导杆机构,曲柄滑块机构(曲柄机架)导杆机构,当 机架曲柄 机架曲柄,最短最长杆其它两杆之和,转动导杆机构,摆动导杆机构,机架邻边,机架,双曲柄转动导杆机构,一个曲柄摆动导杆机构,=0,d、导杆机构,L1L2，导杆往复摆动,导杆机构,牛头刨床,牛头刨床机构,另N34-7牛头刨.avi,动画：N22-5曲柄滑块-来回输送工件.avi,应用实例,搬运机，将钢材送入加热炉。,5、曲柄移动导杆机构,引线机构,本章小结,1铰链四杆机构的基本类型。2铰链四杆机构各构件的名称。3铰链四杆机构基本形式的判定。4铰链四杆机构的基本性质。5导杆机构类型与应用。,