1、上一页上一页 下一页常用机构设计常用机构设计 平面连杆机构平面连杆机构机构分析与机械零件的选用机构分析与机械零件的选用上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化w 一、基本概念一、基本概念 w 铰链四杆机构:铰链四杆机构:构件间的联接都是转动副的平面四杆机构。是最构件间的联接都是转动副的平面四杆机构。是最简单的平面连杆机构。简单的平面连杆机构。w 机架:机架:机构的固定构件机构的固定构件w 连杆:连杆:与机架相对的构件与机架相对的构件w 连架杆:连架杆:与机架相连的构件与机架相连的构件w 曲柄:曲柄:可以作整周转动的连架杆可以作整周转动的连架杆
2、w 摇杆:摇杆:来回摆动的连架杆来回摆动的连架杆上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化w 二、铰链四杆机构的基本形式二、铰链四杆机构的基本形式w 根据两个连架杆能否成为曲柄,铰链四杆机构可分为根据两个连架杆能否成为曲柄,铰链四杆机构可分为三种基本形式:三种基本形式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构机构。上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化w 1) 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 特点:既能将曲柄的整周转动变换为摇杆的往复摆动,又能将特点:既能将曲柄的整周转
3、动变换为摇杆的往复摆动,又能将摇杆的往复摆动变换为曲柄的连续回转运动。摇杆的往复摆动变换为曲柄的连续回转运动。 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 应用:雷达天线调整机构应用:雷达天线调整机构 上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化w 曲柄摇杆机构应用曲柄摇杆机构应用 搅拌机搅拌机 缝纫机缝纫机上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化w 曲柄摇杆机构应用曲柄摇杆机构应用 上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演铰链四杆机构的基本形式及其演化化 2) 双曲柄机构:两连架杆均为曲柄的
4、铰链四双曲柄机构:两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构。杆机构。 可为正平行双曲柄机构和反平行双曲柄机构可为正平行双曲柄机构和反平行双曲柄机构上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演铰链四杆机构的基本形式及其演化化 w 双曲柄机构的应用双曲柄机构的应用 惯性筛机构惯性筛机构 联动机车联动机车 上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演铰链四杆机构的基本形式及其演化化 车门启闭机构车门启闭机构上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化 w 3、双摇杆机构及应用、双摇杆机构及应用w 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为
5、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。 翻台机构翻台机构上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化 w 双摇杆机构应用双摇杆机构应用w 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。 汽车拖拉机前轮转向机构汽车拖拉机前轮转向机构 夹具机构夹具机构上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化 w 双摇杆机构应用双摇杆机构应用w 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。 飞机起落架机构
6、飞机起落架机构起重机起重机上一页上一页 下一页w 四杆机构类型的判别四杆机构类型的判别3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演铰链四杆机构的基本形式及其演化化 1 最长杆最长杆+最短杆小于等于其余两杆的和最短杆小于等于其余两杆的和2 最长杆最长杆+最短杆大于其余两杆的和最短杆大于其余两杆的和双摇杆机构双摇杆机构上一页上一页 下一页w 四杆机构类型的判别四杆机构类型的判别3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演铰链四杆机构的基本形式及其演化化 上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化 w 三、铰链四杆机构的演化三、铰链四杆机构的演化 w 1、曲
7、柄滑块机构、曲柄滑块机构 曲柄摇杆机构通过扩大转动副,使转曲柄摇杆机构通过扩大转动副,使转动副变成移动副。动副变成移动副。曲柄滑块机构曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构特点:可以实现转动和往复移动的变换。特点:可以实现转动和往复移动的变换。上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化 对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化 w 应用应用 内燃机内燃机上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本
8、形式及其演化 w 2、偏心轮机构、偏心轮机构曲柄滑块机构通过增大转动副曲柄滑块机构通过增大转动副B的尺寸。的尺寸。 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 偏心轮机构偏心轮机构 特点:偏心距相当于原曲柄的长度,提高强度,简化特点:偏心距相当于原曲柄的长度,提高强度,简化结构,便于安装。主要应用于承受较大冲击载荷破碎机、结构,便于安装。主要应用于承受较大冲击载荷破碎机、剪床、冲床等机械中。剪床、冲床等机械中。上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化 w 偏心轮机构应用偏心轮机构应用上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演铰链四杆机构的基本
9、形式及其演化化 w 3、曲柄滑块机构、曲柄滑块机构 导杆机构、定块机构、摇块机构导杆机构、定块机构、摇块机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构 转动导杆机构转动导杆机构 取不同构件为机架取不同构件为机架应用:插床机构应用:插床机构上一页上一页 下一页 曲柄滑块机构曲柄滑块机构摆动导杆机构摆动导杆机构3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化 应用:应用:上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化 w 应用应用-手压抽水机手压抽水机曲柄滑块机构曲柄滑块机构 定块机构定块机构取滑块为机架取滑块为机架上一页上一页 下一页3.1.1
10、 铰链四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式及其演化 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 摇块机构摇块机构应用:卡车车箱自动翻转卸料机构。应用:卡车车箱自动翻转卸料机构。上一页上一页 下一页3.1.1 铰链四杆机构的演化小结铰链四杆机构的演化小结 w 铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化w 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 偏心轮机构偏心轮机构取不同构件为机架取不同构件为机架导杆机构导杆机构定块机构定块机构摇块机构摇块机构 取不同构件为机架取不同构件为机架 双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构 上一页上一页 下一页3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性
11、w一、急回特性和行程速比系数一、急回特性和行程速比系数w基本概念基本概念w1、摆角、摆角摇杆处于两极限位置(摇杆处于两极限位置(C1D和和C2D)时的夹角,用时的夹角,用 表示。表示。w2、极限位置、极限位置w3、极位夹角、极位夹角摇杆处于两极限位置时曲柄所摇杆处于两极限位置时曲柄所在两位置之间所夹的锐角,称为极位夹角。在两位置之间所夹的锐角,称为极位夹角。上一页上一页 下一页3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 1、急回特性、急回特性 当曲柄等速逆时针转动时,作往复运动的摇杆在当曲柄等速逆时针转动时,作往复运动的摇杆在空回行程空回行程(C2D-C1D)的平均角速度的平均角
12、速度(m1 )大于大于工作行程工作行程(C1D-C2D)的的平均角速度平均角速度 (m2) ,这一性质称为四杆机构的,这一性质称为四杆机构的急回特性急回特性。 上一页上一页 下一页工作行程工作行程曲柄:曲柄: AB2AB1 1=180+ t1 恒定恒定 摇杆:摇杆:C2DC1D t1 m1= / t13.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性过程分析:过程分析:空回行程空回行程构件构件 位置位置 转过的角度转过的角度 所需时间所需时间 平均角速度平均角速度曲柄:曲柄: AB1AB2 2=180- t2 恒定恒定摇杆:摇杆: C1DC2D t2 m2= / t2可知,工作行程的时间
13、可知,工作行程的时间t1大于空回行程的时间大于空回行程的时间t2。上一页上一页 下一页 结论:结论: 曲柄等速转动时,对于摇杆来说,曲柄等速转动时,对于摇杆来说,C点的工作行程和空回行程相同,点的工作行程和空回行程相同,均为均为C1C2,而时间不同,而时间不同,t1t2,故点的空回行程的平均角速度大于工作行,故点的空回行程的平均角速度大于工作行程的平均角速度,机构的这种特性称为程的平均角速度,机构的这种特性称为急回特性。急回特性。 m2 m13.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机构具有急回特性,可使机械工作速度小,所需功率小,回程速机构具有急回特性,可使机械工作速度小,所
14、需功率小,回程速度大,缩短非工作时间,提高生产效率。度大,缩短非工作时间,提高生产效率。上一页上一页 下一页w 行程速比系数行程速比系数Kw 机构的急回特性用机构的急回特性用m2和和m1的比值的比值K来表示,它说明机构来表示,它说明机构的急回程度,通常将的急回程度,通常将K称为行程速比系数。称为行程速比系数。3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性上一页上一页 下一页w 上式表明,机构的急回程度取决于极位夹角上式表明,机构的急回程度取决于极位夹角的大小。只的大小。只要要0,总有,总有K1,机构具有急回特性;,机构具有急回特性;角越大,角越大,K值值也越大,机构的急回特性也越明显
15、。当也越大,机构的急回特性也越明显。当=0时,时,K=1则则机构机构无急回特性无急回特性。3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性上一页上一页 下一页无急回特性无急回特性3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性有急回特性有急回特性上一页上一页 下一页3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 二、压力角和传动角二、压力角和传动角w 从动件上从动件上C点所受的力点所受的力F与与C点速度点速度vc方向之间所夹的锐角方向之间所夹的锐角称为压称为压力角。力角。w 传动角是压力角的余角,用传动角是压力角的余角,用表示,即表示,即+=90CvtFnFF上一页上
16、一页 下一页3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性越小,传力性能越好(越小,传力性能越好(越大,传力性能越好)越大,传力性能越好) 沿从动件径向的分力沿从动件径向的分力Fn=Fsin非但不能作功,而且增大摩擦非但不能作功,而且增大摩擦 阻力,是阻力,是一个有害分力一个有害分力; 沿速度沿速度vc方向的分力方向的分力Ft=Fcos是推动从动件作功的一个有效分力是推动从动件作功的一个有效分力 ; 二、压力角(传动角)对机构传力性能的影响二、压力角(传动角)对机构传力性能的影响costFFsinnFFCvtFnFF上一页上一页 下一页3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的
17、基本特性 机构运行动过程中,压力角(传动角)是机构运行动过程中,压力角(传动角)是变化变化的。的。为保证传力性能,压力角不能过大,对于一般机构,应使为保证传力性能,压力角不能过大,对于一般机构,应使 max。 若用传动角来度量,则若用传动角来度量,则min 如何求机构最小传动角(最大压力角)?如何求机构最小传动角(最大压力角)? 上一页上一页 下一页3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 最小传动角最小传动角min不易直接求得,常通过连杆与从动件之间的夹角不易直接求得,常通过连杆与从动件之间的夹角来求。来求。CvtFnFF 为锐角时为锐角时= , 为钝角时为钝角时= 180-
18、。 因此,只要求出因此,只要求出min或或max,即可求出,即可求出min。 最小传动角最小传动角min = min min ,(180max) 上一页上一页 下一页3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性观察一下连杆与从动件之间的夹角观察一下连杆与从动件之间的夹角的变化的变化可见,当可见,当曲柄与机架处于共线曲柄与机架处于共线的位置时,出现的位置时,出现min或或max。上一页上一页 下一页3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 出现出现min或或max的位置的位置依据:依据:角在三角形角在三角形BCD(构件(构件2、3夹角)中,夹角)中, 所对的边长所对的
19、边长BD达达到最大时,到最大时, 角度最大。边长达到最小时,角度最大。边长达到最小时, 角度最小。角度最小。可见,当可见,当曲柄与机架处于共线曲柄与机架处于共线的位置时,可能出现最小传动角的位置时,可能出现最小传动角min 。最小传动角最小传动角min = min min ,(180max) 上一页上一页 下一页3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性若若max为锐角,则最小传动角为锐角,则最小传动角min = min 。若若max为钝角,则为钝角,则min = min ,(180max) 结论:曲柄摇杆机构,当曲柄为主动件时,其最小传动角结论:曲柄摇杆机构,当曲柄为主动件时,
20、其最小传动角min发生发生在曲柄与机架两次共线位置之一。在曲柄与机架两次共线位置之一。 上一页上一页 下一页3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 设设摇杆摇杆CD为主动件为主动件,曲柄,曲柄AB为从动件,摇杆处于两极限位置为从动件,摇杆处于两极限位置C1D和和C2D时,连杆与曲柄在一条直线上,出现了传动角时,连杆与曲柄在一条直线上,出现了传动角=0的情况。这时的情况。这时主动件主动件CD通过连杆作用于从动件通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心,将上的力恰好通过其回转中心,将不能使构件不能使构件AB转动而出现转动而出现“顶死顶死”现象。机构的这种位置称为现象。机构
21、的这种位置称为死点位死点位置置。 三、死点位置三、死点位置 上一页上一页 下一页3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 克服死点位置工作的机构克服死点位置工作的机构 脚踏式缝纫机利用飞轮的惯性渡过死点脚踏式缝纫机利用飞轮的惯性渡过死点 上一页上一页 下一页3.1.2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 利用死点位置工作的机构利用死点位置工作的机构 连杆式夹具连杆式夹具 飞机起落架飞机起落架 上一页上一页 下一页本讲小结本讲小结 平平面面四四杆杆机机构构基基本本形形式式及及演演化化铰链四杆机构铰链四杆机构 ( (全转动副全转动副) )含有移动副含有移动副的平面四杆的平面四杆机构机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 转动导杆机构转动导杆机构 曲柄摇块机构曲柄摇块机构 移动导杆机构移动导杆机构 上一页上一页 下一页本讲小结本讲小结 平平面面四四杆杆机机构构特特性性曲柄与连杆共曲柄与连杆共线线曲柄与机架曲柄与机架共线共线 曲柄主动曲柄主动急回急回特性特性 摇杆主动摇杆主动死点死点位置位置 最小传动角最小传动角