铰链四杆机构

4
A 1 2
连杆
2
连架杆
B 1 A A 1
B
3
D 3
B
5
E 6
4
D
C

全低副（面接触），承受冲击力，易润滑，不易磨损 运动副结构简单，易加工 运动规律多样化、点的运动轨迹多样化 运动副累积误差大，效率低 惯性力难以平衡，不宜用于高速 不能精确实现复杂的运动规律，设计计算较复杂
32
西北农林科技大学
机械学基础课程电子教案
机械与电子工程学院 闫锋欣
Review
平面机构运动简图 运动副
低副
高副 低副(面接触) 回转副
移动副 高副（点、线接触）
活塞泵机构
机构简图
2
平面机构的自由度
机构自由度计算公式
高副 低副
W＝ 3n 2P L P H
消除1个自由度 消除2个自由度
机构具有确定运动的条件 复合铰链


15
三. 铰链四杆机构的特性 1. 压力角α和传动角γ ———衡量传力性能 压力角α－从动件受力方向和绝对速度方向的夹角 传动角γ＝90º -α 传动灵活: α
γ
F在Vc向分力Ft=Fcosα
α
诸如颚式破碎 机的最小传动 角不低于50°； 对于小功率仪 表指针可小于 40°。
ΔABD 和ΔBCD 及余弦定理可计 算最小传动角。
导杆机构
C C C 2 3 C C4 4 4 4 3 C C 3
3 C
3 C
3 3
3 C
3 2 3 2 2 B 2 2 2 2 3
C
3 C 3 C
2
2 2
3 43
2
4C 4 4 4C 4 4 1 4
lBC > lAB， 回转导杆机构 导杆AC整周转动
摆动导杆机构
A
lBC < lAB， 导杆AC摆动
28
13
变更机架后机构的演化
曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
14
C b B a A d D c

推论1： 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 推论2： 当Lmax+Lmin > L(其余两杆长度之和)时 ——双摇杆机构
局部自由度
W>0, W= 主动件个数 虚约束
导路重合的虚约束
3
习题1：计算机构的自由度
观察视频：
作用？ 输出构件？
椭圆规机构
W＝3n－2PL－PH ＝3 3－2 4 －0 ＝1
4
1.2 铰链四杆机构的基本型式和特征
二杆
铰链四杆机构
三杆, 不可能.
• 平面连杆机构的基本型式是铰链四杆机构 • 其余四杆机构均是由铰链四杆机构演化而成的
2作机架
曲柄摇块机构 A A A 1 1 A 1 1 4 4 1 B 4 41 A 1 A 1A 2 4 4 1 C 1 4 1 4 A 4 4 A A 44 3 A
A
液压作动筒
车箱举升机构
26
应用实例二
B 1 A 4 2 C 3
手动唧筒机构
A A 1 1 1 B BB
曲柄滑块机构
A
3作机架
B B B 1 1 11 A 4
l2
l1
曲柄滑块机构
导杆机构 （转动导杆机构） l1<l2
摆动导杆机构 l 1 >l 2
25
牛头刨、插床、回转式油泵
应用实例一
曲柄滑块机构
2 2 2 2C C C C B 1 1 1 C CC 2 C C C B 1 22 1 B 1 1 1 2 2 1 A B 12 B 4 3 3 33 3 3 33 33 11 2 2 2 B B B B B B B B
偏心轮机构

曲柄摇杆机构 (扩大回转副)

偏心轮机构
29
偏心轮机构

对心式曲柄滑块机构
B 1 2 3

偏心轮机构
A
C 4 h=2 lAB
B副扩大
B A 1
2
3 CБайду номын сангаас4
30
其它

了解
双移动副机构
正弦机构
正弦机构
双转块机构 (十字滑块机构)
双滑块机构
正切机构
31
平面四杆机构的特点
3 C 4
机架
C 2
2
3
转动副变成移动副
D
A 4
D
lCD
B C 3
B 1 A 4 2 C 3
A 4
对心曲柄滑块机构
偏置曲柄滑块机构
23
e
e0
2
1

选不同构件作机架——机构倒置

导杆机构 曲柄摇块机构
变更机架

曲柄滑块机构
移动导杆机构
导杆机构
曲柄摇杆机构
曲柄滑块机构
移动导杆机构
24
导杆机构
原动件
v
F
↑ K↑ 急回特征越显著
慢 快
21

1.4 铰链四杆机构的演化
1 转动副转化为移动副 2 变换构件形态 3 变更机架 4 扩大转动副尺寸
连架杆
B 1 A 4 D
连杆
2 C 3 连架杆

曲柄滑块机构
导杆机构
22
铰链四杆机构
曲线导轨曲柄滑块机构
C
C 2 B 1 A 4 3 1
对CD杆等效转化
B

10
特殊机构
• 等腰梯形机构 • 实例: 汽车前轮转向机构
11
2.双曲柄机构
3. 双摇杆机构
插床机构
鹤式起重机 飞机起落架
12
惯性筛
二. 铰链四杆机构曲柄存在条件
曲柄存在必要条件: （1）曲柄是最短杆； （2）最短杆长度+最长杆长度 其余两杆长度之和。 双摇杆机构: 最短杆长度+最长杆长度 >其余两杆长度之和。
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 举例：振动筛机构

8
特殊双曲柄机构
平行四边形机构 结构特点：二曲柄等速 • 运动不确定问题 • 车门开闭机构
•
反平行四边形机构 结构特点：二曲柄转向相反
•
9
(3) 双摇杆机构
结构特点：二连架杆均为摇杆 运动变换：摆动摆动 举例: 鹤式起重机
4
22 2
C
2 22
C
3
3
定块机构
27
应用实例三
B B 2 4 C 3 １作机架 A 1 2 C 3
1
A
4
曲柄滑块机构
4 3 C 2 2 2 2 2 3 42 3 24 C C 2 2 B 42 24 3 3 4 4 C C 4 2 21 2 2 2 4 4 3C C3 4 A 3 3 4 4 C C C 3 C C 4 4 4 3 C 3 3
16
2. 死点 传动角：γ＝( 90º - α )=0º 或180 º • 死点:传动角为零g=0(连杆与从动件共线),机构顶死
C C2 3 B1 g=00 A 4 D g=00 B2 B
C
B 1 A
v
g=00
2
1
F
B2
B
g=00
C１
C
C
2
F
1
v
17
C
C
防止死点: (1)利用惯性(例如缝纫机)； (2)用机构错列的方法；
C2

—急回特性 行程速比系数K
1
A
2
4
D
B1
2
v2 C1C 2 / t 2 t1 1 1800 K v1 C1C 2 / t1 t 2 2 1800 K 1 180 K 1

应用：牛头刨、插床（工作形成慢、匀）
Ѳ=0 or K=1 无急回特性（平行）
F’
蒸汽机车两侧利 用错位排列的两 套曲柄滑块机构 使车轮联动机构 通过死点
G’
E’
E F
G
18
死点的应用－－防松
夹紧机构 触点开关
19
死点的应用－－防松

飞机起落架机构

折叠家具机构
g=00
20
3. 急回特性



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 摆角：ψ 极位夹角： C C1 1 = const 2 3 0 1 = 1 t1 =180 + v1 B v2 2 = 1 t2 =1800 - j 1 t1 > t2 , v2 > v1 1 B
M
34
1.2 铰链四杆机构的基本型式和特征
一.基本型式
连杆
C 2 B 3
曲柄摇杆机构 双摇杆机构 双曲柄机构
连架杆
A
1 4
D
连架杆
机架
6
1 . 曲柄摇杆机构
2
• 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：搅拌器机构、雷达天线机构
1 4
3
特性： • 急回特征 • 死点
7
2.双曲柄机构
满足应用？
1 实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动 2 实现从动件运动形式及运动特性的改变 3 实现较运距离的传动或操纵 4 调节、扩大从动件行程
5 获得较大的机械增益：输出力(矩)与输入力(矩)之比
33
1 实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动

圆轨迹复制机构

AMF保龄球置瓶机扫瓶机构
D
B A C