任务二 平面连杆机构.

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1、平面连杆机构 任务二 平面连杆机构 平面连杆机构 案例导入 案例分析：如图所示 为缝纫机踏板机构，为其 机构运动简图和结构示意 图。缝纫机传动路线为:操 作者踩踏踏板使摇杆1（原 动件）往复摆动连杆2驱 曲柄3（从动件）带动 带轮使机头主轴连续转动 。 缝纫机踏板机构 平面连杆机构 问题：（1）各构件的长度 如何才能保证实现相关的 运动？ （2）该机构在工 作时，出现卡死现象如何 处理？ 缝纫机踏板机构 案例导入 平面连杆机构 平面连杆机构的类型 1 平面四杆机构的演化 2 平面连杆机构的基本特性3 平面四杆机构的设计 4 本章内容 平面连杆机构 一 平面连杆机构的类型 基本概念： 连杆机构：

2、机构中各 构件只采用低副连接的构 件称为连杆机构。 平面连杆机构：所有 构件均在同一平面或相互 平行的平面内运动的连杆 机构称为平面连杆机构。 缝纫机脚踏机构锯管机构 平面连杆机构 四杆机构：由四个构 件组成的平面连杆机构称 为四杆机构 脚踏式脱粒机 缝纫机缝纫机构 平面连杆机构 （一） 铰链四杆机构类型 1、基本概念： 铰链四杆机构：四个构 件全部用转动副相连的四 杆机构 平面连杆机构 连架杆 机架 连架杆 连杆 曲柄 摇杆 连架杆 能绕其轴线转360的连架杆 仅能绕其轴线作往复摆动的连架杆 2、铰链四杆机构的组成： 连杆：不直接与机架相连的构件。 平面连杆机构 1）曲柄摇杆机构 曲柄为主动

3、件时，转动 摆动 摇杆为原动件时，摆动 转动 两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆的四杆机 构，称为曲柄摇杆机构 3、铰链四杆机构的分类 按照两连架杆的运动形式的不同（即有无曲柄），可将 铰链四杆机构分为： 平面连杆机构 应用案例：雷达天线 、脚踏式脱粒机、搅拌机 、水稻插秧机的秧爪运动 机构。 脚踏式脱粒机缝纫机的脚踏粒机 雷达天线 平面连杆机构 搅拌机机构 水稻插秧机的秧爪运动机构 曲柄摇杆机构功能：将连续转动转换为摆动，或者将摆 动转换为连续转动。 平面连杆机构 平面连杆机构 平面连杆机构 平面连杆机构 两连架杆均为曲柄的四 杆机构称为双曲柄机构 2）双曲柄机构 主动曲柄等速转动 从动曲柄

4、也同速同向转动 曲柄摇杆机构 平面连杆机构 主动曲柄等速转动 从动曲柄变速转动 平面连杆机构 应用案例：惯性筛机 构 功能：将等速转动转 换为不等速同向转动。 惯性筛机构 平面连杆机构 两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构 3）双摇杆机构 平面连杆机构 应用案例：港口鹤 式起重机 、汽车转向机 构、电风扇摇头机构、飞 机起落架等机构。 电风扇摇头机构 平面连杆机构 功能：将一种摆动转换 为另一种摆动。 汽车前轮转向机构鹤式起重机 平面连杆机构 机构中相邻构件能否 相对转整周，由各构件长 度间的关系决定。 （二） 铰链四杆机构的基 本特性 1、曲柄存在的条件： 平面连杆机构 设：一曲柄摇杆机

5、构ABCD，各杆长为a、b、c、d，AB为曲柄 则在曲柄整周回转的过程中必会通过与 机架AD平行的两位置 ，即杆1和杆4拉直共 线和重叠共线，如下图所示 由三角形的边长关系可得 a+d b+c d-a+bc a+cb+d d-a+cb a+bc+d 分析： 平面连杆机构 a+d b+c a+c b+d a+b d+c a b a c a d 通过上面的分析，可以说明两个问题： （1）在曲柄摇杆机构中，曲柄为最短杆 ； （2）最短杆与最长杆长度之和小于或等 于其他两杆长度之和 平面连杆机构 结论： 最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余 两杆长度之和是铰链四杆机构有曲柄的必要条件( 不满足这一条件

6、的，必为双摇杆机构) 但满足这一条件的铰链四杆机构究竟有一个曲 柄、两个曲柄还是没有曲柄，还需根据取何杆为机 架来判断 （1）以最短杆为机架时，为双曲柄机构 （2）以最短杆的相邻杆为机架时，为曲柄摇杆机构 （3）以最短杆的对面杆为机架时，为双摇杆机构 平面连杆机构 双曲柄机构 曲柄摇杆机构 双摇杆机构 平面连杆机构 铰链四杆机构曲柄存在 的条件： （1）长度和条件：机构中 最短构件与最长构件长度 之和小于或等于其余两构 件长度之和，即 （2）最短构件条件：连架杆与机架中必有一杆为 最短构件。 平面连杆机构 铰链四杆机构基本类型的判 别方法 （1）满足长度和条件，即 1) 若以最短构件为机架，则

7、机 构为双曲柄机构； 2）若以最短构件相邻边为机架 时，机构为曲柄摇杆机构； 3）若以最短构件对边为机架， 则机构为双摇杆机构。 （2）不满足长度和条件，则无论 取哪个构件为机架均为双摇杆机 构。 平面连杆机构 案例分析： 如图所示的铰链四 杆机构ABCD中，已知各 杆的长度分别为：a=30 ，b=50，c=40，d=45。 试确定该机构分别以AD 、AB、CD和BC为机架时 ，属于何种机构？ 平面连杆机构 案例分析：如图所示 缝纫机踏板机构，已知 AB=4cm、AD =11 cm、BC =16 cm，若BC为机构的最 长构件，请问缝纫机踏板 机构中各构件应满足什么 条件，缝纫机踏板机构才 能

8、为曲柄摇杆机构？ 平面连杆机构 想一想 练一练 请判断图所示各机构 属于何类铰链四杆机构？ 平面连杆机构 右图所示为一曲柄摇 杆机构，其中曲柄为原动 件作等速回转时，摇杆为 从动杆，作往复变速摆动 2、急回特性 原动件作匀速转动，从动件作往复运动的机构，从 动件正行程和反行程的平均速度不相等，返回行程速度 大于工作行程速度的特性，叫做急回特性 平面连杆机构 曲柄摇杆机构中，原动件AB以等速转动 B2 C2 B1 C1 曲柄转角 对应的时间 摇杆点C的 平均速度 A 2 1 C 3 4 B D a bc d 摆角 极位夹角 v1 v2 ) ) 摆角：摇杆在两极限位置间的夹角 极位夹角：摇杆处于两

9、极限位置时，曲柄所夹的锐角 平面连杆机构 平面连杆机构 原动件作匀速转动，从动件作往复运动的机构， 从动件正行程和反行程的平均速度不相等，返回行程 速度大于工作行程速度的特性，叫做急回特性，通常 用行程速度变化系数K来表示 （1）机构有极位夹角，就有急回特性 （2）越大，K值越大，急回特性就越显著 设计时一般都先给出K值 平面连杆机构 平面四杆机构具有急回特性的条件 （1）原动件作等速整周转动 （2）输出件作往复运动 （3） 平面连杆机构 3、死点位置 存在死点位置的标志是：连杆与从动件共线 机构传动角=0 （即 =90 ）的位置称为死 点位置。机构处于死点位置，从动件会出现卡死（机构 自锁）

10、或运动方向不确定的现象（不计惯性） 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。（因连杆与从动杆不会共线 ） 平面连杆机构 死点位置的利弊 利：工程上利用死 点位置进行工作。 飞机起落架机构 平面连杆机构 夹具机构 当工件被夹紧后，BCD成一直线，机构处于死点位 置，即使工件的反力很大，夹具也不会自动松脱，该 例为利用死点位置的自锁特性来实现工作要求的。 平面连杆机构 弊：机构有死点， 从动件出现卡死或运动方 向不确定现象，对传动不 利，如缝纫机的脚踏机构 。 缝纫机的脚踏机构 平面连杆机构 3）克服死点的方法 （1）增大从动件的质量 ，利用惯性度过死点位置。 （2）在从动曲柄

11、上施加外 力或安装飞轮以增加惯性。 （3）采用相同的机构错位 排列。 火车车轮联动装置 缝纫机的脚踏机构 平面连杆机构 铰链四杆机构的演化 在实际工作机械中，铰链 四杆机构还远远不能满足需 要，生产实践中，常常采用 多种不同外形、结构和特性 的四杆机构，都可以认为是 铰链四杆机构的演化形式。 常用的的演化方法： （1）变转动副为移动副 ； （2）取不同的构件作机 架； （3）扩大转动副和移动 副的尺寸。 改变从动件运动方式或运动规律，改善构件受力 演化的目的： 平面连杆机构 1)转动副变成移动副 平面连杆机构 对心曲柄滑块机构 偏心曲柄滑块机构 平面连杆机构 2)扩大转动副 曲柄滑块机构B处转

12、动副扩大，包括了A转动副 转化成偏心轮机构 经过这样的转化提高了偏心轴的强度和刚度，结构简 化。常应用于传力较大的碎矿机和冲床等机械中 平面连杆机构 平面连杆机构 (0360) (0360) (360) (360)1 2 3 4 A B C D 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 (0360) (0360) (360) (360)1 2 3 4 A B D C 双摇杆机构 (0360) (0360) (360) 1 2 3 4 A B C D (360) 取不同构件为机架 各构件间的相对运动关 系不变 整周转动副 3)取不同的构件为机架 曲柄摇杆机构若取不同的构 件为机架，可得到不同的机构 平面连杆机构

13、 取不同的构件为机架 取不同构件为机架各构件间的相对运动关系不变 平面连杆机构 同样，对于曲柄滑块机构（a），选取不同构件为机架 也可以得到不同型式的机构 如杆1为机架，得到导杆机构(图b) 注：当L1 L2， 杆2转动、杆4只能摆动，为摆动导杆机构 摆动导杆机构应用在回转式油泵、牛头刨床等装置上 摆动导杆机构 转动导杆机构 平面连杆机构 牛头刨主机构 这是一个六杆机构，曲柄整周匀速转动，带动刨刀往 复移动,该机构利用摆动导杆机构的急回特性使刨刀快速 退回，以提高工作效率。 平面连杆机构 定块机构 该机构是通过将曲柄滑块机构中的滑块固定而 演化得出，它可把主动件的回转或摆动转化为导杆 相对于滑块的往复移动。 平面连杆机构 转动导杆机构 该机构是通过将曲柄滑块机构中的曲柄固定演化 而成，它可将主动件的匀速回转转化为导杆的非匀速 摆动，且具有急回特性。