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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
2、杆机构。,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
3、型：,不等长双曲柄机构 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
4、杆是最短杆。,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 L
5、AB+LAD，又由于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C
6、D为从动件作往复摆动。,C1D，C2D摇杆的两个极限位置,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
7、的驱动力F与该力作用点绝对速度Vc之间所夹的锐角称为压力角。 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。,
8、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
9、、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.
10、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 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
11、,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
12、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,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
13、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
14、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 .
15、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。,