平面四杆机构的基本类型及其演化.ppt

§4-1平面四杆机构的基本类型及其演化
一、平面四杆机构的基本形式
二、铰链四杆机构的演化
平面连杆机构：全部由低副组成的平面机构。
四杆机构是具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。各 构件之间均由转动副相连接的平面四杆机构称铰连四杆机构，它是平面 四杆机构最基本的形式，其它形式的四杆机构可看成在它的基础上演化 而成的，而不少多杆机构又是由四杆机构串联组成的。
第四章 平面连杆机构
（一）教学要求
了解平面连杆机构的组成及其优缺点；熟悉平面连杆机构的工作特性；掌 握平面连杆机构的基本形式、平面连杆机构的运动设计。
（二）教学的重点与难点
平面连杆机构的工作特性 ，平面连杆机构的运动设计。
（三）教学内容
§4-1 平面四杆机构的基本类型及其演化 §4-2 平面四杆机构的工作特性 §4-3 平面连杆机构的组成及其优缺点 §4-4 用作图法设计平面四杆机构 §4-5 构件的结构设计
连架杆 B
组成： 机架、连杆、连架杆
摇杆(摆杆) (摆转副)
1
A
曲柄 (周转副)
连杆 2
C 连架杆
3
4
D
机架
机架：固定不动的构件——AD 连架杆：直接与机架相连的构件——AB、CD 连杆：不与机架相连的构件—BC 曲柄：能作整周转动的连架杆 摇杆：不能作整周转动的连架杆
2、 铰链四杆机构划分
按连架杆不同运动形式 分： (1) 曲柄摇杆机构 (2) 双曲柄机构 (3) 双摇杆机构
• 当Lmax+Lmin L(其余两杆长度之和)时 最短杆是连架杆之一 ——曲柄摇杆机构
最短杆是机架
——双曲柄机构
最短杆是连杆
——双摇杆机构
二、急回特征
当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有急回特征。 • 极位夹角： • 摇杆摆角：ψ
急回特性分析：
• =C
• φ1 = t1 =1800 + • φ2 = t2 =1800 - • t1 > t2 , v2 > v1 (铰链C的平均速度)
在双曲柄机构中，两曲柄可分别作主动件，一般情况下当主动曲柄等速转动时， 从动曲柄作变速转动。图1所示惯性筛中的铰链四杆机构ABCD便是双曲柄机构，在 此机构中，当主动曲柄1等速回转一周时，从动曲柄3变速回转一周，可是筛子6获 得所需的加速度，筛中的物料靠惯性而达到筛分的目的。
四边形机构,其特点是两曲柄角 速度相等,转向相同,连杆始终作 平动。由于平行双曲柄机构具有 等来自百度文库动比的特点,故应用较广。
行程速比系数K
K

v2 v1

C1C2 / t2 C1C2 / t1

t1 t2
1 2
1800 1800
• K=1, 无急回特性
• ↑K↑急回特征越显著
180 K 1
K 1
(4 8)
三、传动角γ和压力角α
如图所示的曲柄摇杆机构中，当以曲柄为主动件，通过连杆带动摇 杆往复摆动时，在不计机构运动副摩擦和构件惯性力的情况下，从动件 摇杆所受作用力F的方向与该点速度方向之间所夹锐角α称为压力角。 压力角（）：从动件受力作用点的速度方位线与力
的作用线所 夹的锐角。
传动角： =90°－ 压力角越小(即传动角越大)，有用的分力越大。
所以传动角是衡量机构受力大小的一个重要参数。
死点： = 90°
四、死点
如图所示的曲柄摇杆机构中，如果以摇杆CD为主动件，曲柄AB为从 动件，当摇杆位于两极限位置时，连杆与曲柄共线重合，此时，机构的转 动角γ=0°,压力角α=90°,使曲柄不能转动,整个机构处于静止状态，这种 位置称为机构的死点位置。
(一) 铰链四杆机构的基本形式及其应用
图为一铰链四杆机构，构件4为机架相对的构件2为连杆，与机架相联的构 件1和构件3称为连架杆，其中能绕其轴线作整轴回转的连架杆1称为曲柄， 只能绕轴线往复摆动的连架杆3称为摇杆。因此根据两连杆运动形式的不 同，铰链四杆机构可分为以下三种基本形式。
1、基本型式: 结构特点：四个运动副均为转动副
连架杆 B 1
A
连杆 2
C 连架杆
3
4
D
机架
(1) 曲柄摇杆机构
两个连杆架中一个是曲柄而另一个是摇杆的铰链四杆机构 称曲柄摇杆机构。
• 结构特点：连架杆1为曲柄，3为摇杆 • 运动变换：转动摇动 • 举例：缝纫机驱动机构、雷达天线机构
2
1
3
4
(2) 双曲柄机构
两个连杆都是曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。
铰链四杆机构的演化是指在不改变构件间相对运动的条件下，通过改 变某些构件的形状、长度、扩大转动副的半径或选取不同的构件为机架等 方法，以得到四杆机构的其它一些演化机构。
1、曲柄滑块机构 2、导杆机构 3、摇块机构 4、定块机构 5、偏心轮机构
§4-2 平面四杆机构的工作特性
一、四杆机构曲柄存在的条件 二、急回特征 三、传动角与压力角 四、死点
(3)双摇杆机构
两个连架杆都是摇杆的铰链四杆机构称双摇杆机构。
在双摇杆机构中，两摇杆可分别作主动件。由于两摇 杆只在一定角度范围内往复摆动，所以双摇杆机构工作时 所需空间尺寸较小。
• 结构特点：二连架杆均为摇杆 • 运动变换：摆动摆动
连架杆 B 1
A
连杆 2
C 连架杆
3
4
D
机架
二、铰链四杆机构的演化
在此机构中，当主动曲柄1等速回 转一周时，从动曲柄3变速回转一 周，可是筛子6获得所需的加速度， 筛中的物料靠惯性而达到筛分的 目的。
• 结构特点：二连架杆均为曲柄 • 运动变换：转动 转动，通常
二转速不相等
平行双曲柄机构在曲柄转动一周的过程中，有两次两曲柄及连杆均 与机架重叠在一起的位置，如图所示，AB、BC、CD与AD共线。 此时，主动曲柄继续沿原方向转动，而从动曲柄的转向将有与主动 曲柄同向或反向两种可能。当从动曲柄的转向与主动曲柄的转向相 反时就构成了反向双曲柄机构，因此为防止平行双曲柄机构在运动 过程中变成反向双曲柄机构可采取以下措施：①在从动曲柄上装一 飞轮靠惯性保证其转向不变；②在机构中增装一辅助曲柄以构成虚 约束使从动曲柄不能反向转动。
一、四杆机构曲柄存在的条件
铰链四杆机构三种基本形式的区别在于机构中是否存在曲柄或有几个曲柄； 而有无曲柄及曲柄的个数又与各构件的相对长度和机架的选取有关。
曲柄存在条件： 1. 最短杆与最长杆长度之和小于 或等于其余两杆长度之和 2. 最短杆是连架杆或机架 最短杆参与构成的转动副都是周 转副 其余均为摆转副