工学平面连杆机构.pptx

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1、会计学1工学平面连杆机构工学平面连杆机构2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n 所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，如图所示，它是平面四杆机构的基本型式。第1页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n机架：构件4n n连架杆：直接与机架相连的构件1、3n n曲柄：能做整周回转的连架杆n n摇杆：某一角度范围内往复摆动的连架杆n n连杆：不直接与机架相连的构件2 整转副整转副：如果以转动副相连的两构件能作整周相对转动，：如果以转动副相连的两构件能作整周相对转动，如转动副如转动副AA、BB；摆转副摆转副：不

2、能作整周相对转动，如转动副：不能作整周相对转动，如转动副CC、DD。第2页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n 在铰链四杆机构中，按连架杆能否做整周转动，可将它分为三种基本型式，即曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。第3页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n1.曲柄摇杆机构n n 在铰链四杆机构中，若两连架杆中有一个为曲柄，另一个为摇杆，则称为曲柄摇杆机构。第4页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n2.双曲柄机构n n 在图中的铰链四杆机构中，两连架

3、杆均为曲柄，称为双曲柄机构。第5页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n图所示为惯性筛机构，它利用双曲柄机构ABCD中的从动曲柄3的变速回转，使筛子6具有所需的加速度，从而达到筛分物料的目的。第6页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n 在双曲柄机构中，若两对边构件长度相等且平行，则称为平行四边形机构，如图所示。这种机构的传动特点是主动曲柄和从动曲柄均以相同的角速度转动，连杆作平动。第7页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n 平行四边形机构有一个位置不确定

4、问题，如图中的位置C2、C2 2所示。为解决此问题，可以在从动曲柄CD 上加装一个惯性较大的轮子，利用惯性维持从动曲柄转向不变。第8页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n可以通过加虚约束使机构保持平行四边形(如图机车车轮联动的平行四边形机构)，从而避免机构运动的位置不确定问题。第9页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n平行四边形机构的应用实例n n实现工件的夹紧：在图中，当气缸1驱动活塞杆往复运动时，摇杆2、4往复摆动，压板3将实现平面平动，夹紧和松开工件。第10页/共44页2.1.1 2.1.1

5、平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n工件位置的调整：图中，当气缸1驱动活塞杆作往复运动时，两根隔料杆2交替上下运动，使排列在传送带5上的工件逐个进入隔料杆2之间，工件与工件被相互隔离。第11页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n 两曲柄长度相同，而连杆与机架不平行的铰链四杆机构，称为反平行四边形机构，如图所示。这种机构主、从动曲柄转向相反。第12页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n图示的汽车车门开闭机构即为其应用实例。第13页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平

6、面四杆机构的基本形式n n3.双摇杆机构n n 在铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆，则称为双摇杆机构。n n如图鹤式起重机中的四杆机构ABCD 即为双摇杆机构，当主动摇杆AB 摆动时，从动摇杆CD 也随之摆动，位于连杆BC 延长线上的重物悬挂点E 将沿近似水平直线移动。第14页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n 如图所示为运动训练器，人坐在座椅上，通过手、脚协同施力于杆1，带动杆3实现摆动，达到锻炼身体的目的。第15页/共44页2.1.1 2.1.1 平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式n n在双摇杆机构中，如果两摇杆长度相等，则称为

7、等腰梯形机构。汽车前轮转向机构中的四杆机构ABCD，即为等腰梯形机构。第16页/共44页2.1.2 2.1.2 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性n n 平面连杆机构具有传递和变换运动，实现力的传递和变换的功能，前者称为平面连杆机构的运动特性，后者称为平面连杆机构的传力特性。n n1.转动副为整转副的条件.n n2.急回运动特性n n3.运动的连续性n n4.压力角和传动角n n5.死点位置第17页/共44页2.1.2 2.1.2 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性1.1.转动副为整转副的条件转动副为整转副的条件 机机构构中中具具有有整整转转副副的的构构件件是是关关键键构构

8、件件，因因为为只只有有这这种种构构件件才才有有可可能能用用电电机机等等连连续续转转动动的的装装置置来来驱驱动动。若若具具有有整整转转副副的构件是与机架铰接的连架杆，则该构件即为的构件是与机架铰接的连架杆，则该构件即为曲柄曲柄。下面说明转动副为整转副的条件下面说明转动副为整转副的条件“杆杆长长之之和和”条条件件：最最短短杆杆和和最最长长杆杆的的长长度度之之和和必必小小于于或等于其他两构件的长度之和或等于其他两构件的长度之和。第18页/共44页2.1.2 2.1.2 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性n n2.急回运动特性n n 第19页/共44页2.1.2 2.1.2 平面四杆机构的工

9、作特性平面四杆机构的工作特性3 3 运动的连续性n n 当主动件连续运动时，从动件也能连续地占据预定的各个位置，为机构具有运动的连续性。n n图示的曲柄摇杆机构中，当主动曲柄AB 连续地转动时，从动件摇杆CD可以在其摆角或内的某一预定位置。第20页/共44页2.1.2 2.1.2 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性n n角度或所决定的从动件运动范围称为运动的可行域(图中阴影区域)。由图可知从动摇杆根本不可能进入角度和所决定的区域，这个区域称为运动的非可行域。n n因此，从动摇杆只能在某一可行域内运动，而不可能从一个可行域跃入另一个可行域内。在设计曲柄摇杆机构时，不能要求从动摇杆在两个

10、不连通的可行域内运动。第21页/共44页2.1.2 2.1.2 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性n n 可行域的范围受可行域的范围受机构中构机构中构件长度件长度的影响。当已知各构件的影响。当已知各构件的长度后，可行域内可以用作的长度后，可行域内可以用作图法求得。图法求得。n n图中图中r rmaxmax=a a+b b，r rminmin=b b-a an n至于至于摇杆摇杆究竟能在哪个可究竟能在哪个可行域内运动，则取决于机构的行域内运动，则取决于机构的初始位置初始位置。n n 第22页/共44页2.1.2 2.1.2 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性n n 综上所述，

11、在铰链四杆机构中，若机构的综上所述，在铰链四杆机构中，若机构的可行域可行域被非可行被非可行域域分隔分隔成成不连续不连续的几个域，而从动件各给定位置又不在的几个域，而从动件各给定位置又不在同一个同一个可行域可行域内，则机构的运动必然是内，则机构的运动必然是不连续不连续的。在设计四杆机构时，的。在设计四杆机构时，必须检查所设计的机构必须检查所设计的机构是否满足运动连续性的要求是否满足运动连续性的要求；若不能，；若不能，则必须考虑选择其他方案。则必须考虑选择其他方案。第23页/共44页2.1.2 2.1.2 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性4 4 压力角和传动角n n 第24页/共44页

12、2.1.2 2.1.2 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性n n 5、死点位置n n对于传动机构来说，机构存在死点位置是对传动不利的，应该采取措施使机构能顺利通过死点位置。对于连续运动的机器，可以利用从动件的惯性来通过死点位置，n n如图缝纫机踏板机构就是借助于皮带轮惯性通过死点位置的第25页/共44页2.1.2 2.1.2 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性n n也可以采用多套机构错位排列的办法，即将两组以上的机构组合起来，而使各组机构的死点位置相互错开。n n如图蒸汽机车车轮联动机构，就是由两组曲柄滑块EFG 与EFG组成的，而两者的曲柄位置相互错开900。第26页/共

13、44页2.1.2 2.1.2 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性n n 机构的死点位置并非总是起消极作用。在工程实际中，不少场合也利用机构的死点位置来实现一定的工作要求。n n连杆式快速夹具第27页/共44页2.1.2 2.1.2 平面四杆机构的工作特性平面四杆机构的工作特性n n飞机起落架第28页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n1.平面连杆机构的特点n n 平面连杆机构构件运动形式多样，如可实现转动、摆动、移动和平面复杂运动，从而可用于实现已知运动规律和已知运动轨迹。其主要特点如下:n n(1)连杆机构中构件间以低副相连。n n(2)构件

14、运动形式具有多样性。n n(3)在主动件运动规律不变的情况下，只要改变连杆机构各构件的相对尺寸，就可以使从动件实现不同的运动规律和运动要求。第29页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n(4)连杆曲线具有多样性。n n(5)在连杆机构的运动过程中，一些构件(如连杆)的质心在做变速运动，由此产生的惯性力不好平衡因而会增加机构的动载荷，使机构产生强迫振动。所以连杆机构一般不适于用在高速场合。n n(6)连杆机构中运动的传递要经过中间构件，而构件的尺寸不可能做得绝对准确，再加上运动副间的间隙，故运动传递累积误差比较大。第30页/共44页2.1.3 平面连杆机构的

15、特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n2.平面连杆机构的功能n n 平面连杆机构因其构件运动形式和连杆曲线的多样性被广泛地应用于工程实际中，其功能主要有以下几个方面。第31页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n(1)实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动n n图示的四杆机构为圆轨迹复制机构，利用该机构能实现预定的圆形轨迹。第32页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n图示为对开胶辊印刷机中的供纸机构。它利用连杆2和连杆3运动曲线的配合，实现了提纸和递纸动作:当固结在连杆2上的提纸吸头到达最低点时，吸头吸住了一张纸并将

16、其提起；当固结在连杆3上的递纸吸头到达最左侧时，吸头吸住纸并向右运动，将纸输送一段距离而进入印刷机的送纸辊中。第33页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n 在图示的契贝谢夫六杆机构中，当各杆尺寸满足一定条件时，铰链四杆机构ABCD 中连杆2上M 点的轨迹为自交对称曲线，其交点与固定铰接点D重合。原动件曲柄1回转1周，从动件摇杆5往复摆动两次。第34页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n(2)实现从动件运动形式及运动特性的改变n n 图示为图示为单侧停歇曲线槽导杆单侧停歇曲线槽导杆机构机构，它与一般常见的摆动导杆，它

17、与一般常见的摆动导杆机构的不同之处在于从动导杆上机构的不同之处在于从动导杆上有一个含有圆弧曲线的导槽。有一个含有圆弧曲线的导槽。当原动件曲柄当原动件曲柄11连续转动至连续转动至左侧时，将带动滚子左侧时，将带动滚子22进入曲线进入曲线槽的圆弧部分，此时从动导杆槽的圆弧部分，此时从动导杆33将处于停歇状态，从而实现了将处于停歇状态，从而实现了从从动件的间歇摆动动件的间歇摆动。第35页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n图示步进式工件传送机构。当曲柄AB 带动摆杆CD 向左运动时，将带动工作台升高并托住工件一起运动；当摆杆急速向右摆动时，工作台将下降且快速返回

18、。利用该机构不仅实现了步进传送，且具有急回功能。第36页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n3.实现较远距离的传动n n 由于连杆机构中构件的基本形状是杆状构件，因此可以传递较远距离的运动。自行车手闸，通过装在车把上的闸杆，利用一套连杆机构，可以把刹车动作传递到车轮的刹车块上；n n 在锻压机械中，操作者可以在地面上通过连杆机构把控制动作传递到机床上方的离合器，以控制机床的暂停或换向。第37页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n4.调节、扩大从动件行程n n 如图2-34所示为可变行程滑块机构，通过调节导槽6与水平

19、线的倾角，可方便地改变滑块5的行程。n n 第38页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n图示为汽车用空气泵的机构简图。其特点是曲柄CD 较短而活塞的行程较长。该行程的大小由曲柄的长度及BC 与CE 的比值决定。第39页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n图示为伸缩机构，可用于平台升降以及输出行程较大的场合，其特点是收缩时体积小，伸展时行程大。第40页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n图为伸缩机构在升降台上的应用。第41页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n5.获得较大的机械增益n n 机构输出力矩(或力)与输入力矩(或力)的比值称为机械增益。利用连杆机构，可以获得较大的机械增益，从而得到增力的目的。n n图示为偏心轮式肘节机构。在图示工作位置，DCE 的构形如同人的肘关节一样，该机构即由此而得名。由于机构在该位置具有较大的传动角，故可获得较大的机械增益，产生增力效果。该机构常用于压碎机、冲床等机械中。第42页/共44页2.1.3 平面连杆机构的特点及功能平面连杆机构的特点及功能n n图示为杠杆式剪切机的示意图。利用该机构也可以获得较大的机械增益。第43页/共44页感谢您的观看！感谢您的观看！第44页/共44页