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1、课题二 常用设备的平面连杆机 构形式分析 一 铰链四杆机构的基本形式 二 铰链四杆机构曲柄存在的条件 三 铰链四杆机构的演化 一 铰链四杆机构的基本形式 全部由回转副组成的平面四杆机构称为铰 链四杆机构 组成 机架 机构的固定件 4 连架杆 与机架用转动副相连接的杆 1 和杆 3 连杆 不与机架直接连接的杆 2 能作整周转动的连架杆 称为曲柄 仅能在某一角度内摆动的连架杆 称为摇 杆 铰链四杆机构的三种基本形式 1 曲柄摇杆机构 2 双曲柄机构 3 双摇杆机构 1 曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中 若两个连架杆一个为 曲柄 另一个为摇杆 则此铰链四杆机构 称为曲柄摇杆机构 曲柄摇杆机构的特点 它
2、能将曲柄的整周 回转运动变换成摇杆的往复摆动 或将摇 杆的往复摆动变换成曲柄的连续回转运动 举例 雷达天线 缝纫机的踏板机构 图1 17 雷达天线俯仰角调整机构 图1 18 缝纫机踏板机构 2 双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机 构 双曲柄机构的特点 能将等角速度转动变为周期 性变角速度转动 通常主动曲柄作等速转动 从 动曲柄作变速转动 在双曲柄机构中 若两曲柄平行且相等 称为平 行四边形机构 若对边的长度分别相等 但连杆 BC 和机架 AD 不平行 则称其为反平行四边形机 构 举例 惯性筛 机车驱动轮联动机构 反平行四 边形机构 如图 1 21 所示 车门启闭机构 图1
3、19 惯性筛 图1 20 机车驱动轮联动机构 图 1 21 反平行四边形机构 图1 22 公共汽车车门启闭机构 3 双摇杆机构 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双 摇杆机构 双摇杆机构的特点主要是 通过适当的设 计 将主动摇杆的摆角放大或缩小 使从 动摇杆得到所需的摆角 或者利用连杆上 某点的运动轨迹实现所需的运动 举例 图 1 23 所示为大型造型机的翻箱机 构 汽车前轮转向机构 图 1 23 翻砂箱机构 图1 24 汽车前轮转向机构 判断 起重机机构属于曲柄摇杆机构 双曲 柄机构还是双摇杆机构 二 铰链四杆机构曲柄存在 的条件 在铰链四杆机构中 能使被连接的两个构 件相对转动360度的转
4、动副为整转副 整转副存在是曲柄存在的必要条件 图f1 转动副成为整转副的条件辅助证明图 在图f1中 设d a 在杆1绕转动副A转动的过程中 铰链 点B与D之间的距离g是不断变化的 当B 点到达图示点B1 和B2两位置时 g值分别达到最大值gmax d a和最小值 gmin d a 如要求杆1能绕转动副A相对杆4做整周转动 则杆1应能 超过AB1和AB2这两个关键位置 即可以构成三角形 B1C1D和三角形 B2C2D 根据三角形构成原理即可以 推出以下各式 由 B1C1D可得 a d b c a 由 B2C2D可得 b c d a c b d a 即 a b c d b a c b d c 将式
5、 a b c 分别两两相加可得 a b a c a d 1 1 如d a 用同样的方法可以得到杆1能绕转动副A相对于杆 4做整周转动的条件 d a b c d b a c d c a b 即 d a d b d c 1 2 式 1 1 和式 1 2 说明 组成整转副A 的两个构件中 必有一个为最短杆 式 a b c 说明 该最短杆与 最长杆的长度值和必小于或等于其余两构件 的长度之和 该长度之和关系称为 杆长之和 条件 综合归纳以上两种情况 可得出如下结论 在铰链四杆机构中 如果某个转动副能成为 整转副 则它所连接的两个构件中 必有一 个为最短杆 并且四个构件的长度满足杆长 之和条件 设四个构
6、件中最长杆的长度为L1 最短杆的长度 为L2 其余两杆长度分别为L3和L4 则整转副存 在的条件可表示为 若 L1 L2 L3 L4 则机构中 存在整转副 取最短杆的相邻杆为机架时 得到曲柄摇杆机 构 如图 1 26 a 和图 1 26 b 所示 取最短杆为机架时 得到双曲柄机构 如图 1 26 c 所示 取最短杆的相对杆为机架时 得到双摇杆机构 如图 1 26 d 所示 图 1 26 不同类型的铰链四杆机构 铰链四杆机构中存在曲柄的充要条 件是什么 答 最短杆长度 最长杆长度 其他两杆长度之 和 最短杆或最短杆的任一相邻杆作为机架 判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构 双曲柄机构还是双摇杆机构
7、 练 习 已知四杆机构中 尺寸如图所示 AD为机架 求 1 该机构为曲柄摇杆机构时 lAB的最大值 2 该机构为双曲柄机构时 lAB的最小值 三 铰链四杆机构的演化 1 曲柄滑块机构 2 导杆机构 3 摇块机构 4 定块机构 1 曲柄滑块机构 图 1 27 a 所示的曲柄摇杆机构中 摇杆 3 上 C 点的轨迹是以 D 为圆心 杆 3 的长度为半 径的圆弧 如在机架上按 C 点的轨迹做成一弧 形槽 摇杆 3 做成与弧形槽相配的弧形块 图 1 27 a 所示机构演化成图 1 27 b 所示 机构 此时虽然转动副 D 的外形改变 但机构的 运动特性并没有改变 若将弧形槽的半径增至无穷大 则转动副 D
8、 的中 心移至无穷远处 弧形槽变为直槽 转动副 D 则转化为移动副 构件 3 由摇杆变成了滑块 于是曲柄摇杆机构就演化为曲柄滑块机构 如图 1 27 c 所示 图 1 27 曲柄滑块机构的演化 曲柄滑块机构的分类 在图 1 27 c 中 滑块导路线不通过曲 柄回转中心 故称为偏置曲柄滑块机构 曲柄转动中心至滑块导路线的垂直距离称 为偏距 e 滑块导路线通过曲柄转动中心 A 时 即 e 0 则称为对心曲柄滑块机构 如图 1 27 d 所示 曲柄滑块机构广泛应用于内燃机 空压机 及冲床设备中 2 导杆机构 导杆机构可以看作是在曲柄滑块机构中选取不同 构件为机架演化而成 导杆 指在滑块中作相对移动的
9、构件 图1 28中 a 曲柄滑块机构 b 导杆机构 ABBC 摆动导杆机构 c 摆动导杆滑块机构 摇块机构 d 移动导杆机构 定块机构 导杆机构的应用 牛头刨床 图1 29 1 30 图 1 28 曲柄滑块机构向导杆机构的演化 图 1 29 牛头刨床的摆动导杆机构 图 1 30 牛头刨床的转动导杆机构 3 摇块机构 在图 1 28 a 所示的曲柄滑块机构 中 若取杆 2 为 固 定 件 即 可 得图 1 28 c 所示的摆动滑块机构 或称摇块机 构 这种机构广泛应用于摆动式内燃机和液压 驱动装置内 图 1 31 所示为自卸卡车翻斗机构及其运动 简图 在该机构中 因为液压油缸 3 绕铰 链 C
10、摆动 故称为摇块 图 1 31 自卸卡车翻斗机构及其运动简图 4 定块机构 在图 1 28 a 所示曲柄滑块机构中 若 取杆 3 为固定件 即可得图 1 28 d 所 示的固定滑块机构或称定块机构 这种机 构常用于如图 1 32 所示抽水唧筒等机构中 图 1 32 所示为抽水唧筒机构 填空 1 物理实验室采用的天平采用了 平行双曲 柄 机构 2 曲柄滑块 机构能把主动件的等速转动 转变为从动件的往复直线运动 3 将曲柄滑块机构的 曲柄 该作机架 可 以得到导杆机构 4 当平面连杆机构的运动副都是 转动副 时 称为铰链四杆机构 1 一机构四杆的长度分别为40 60 90 55 且长度为40的杆为机架 则该机构为 双摇杆 机构 2 在铰链四杆机构中 能作整周圆周运动的 连架杆称为 曲柄 此课件下载可自行编辑修改 此课件供参考 部分内容来源于网络 如有侵权请与我联系删除
