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铰链四杆机构
铰链四杆机构中,机架和连杆总是存在的,因此可按曲柄存在情况,分为三种 基本形式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
1.曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中的两连架杆,如果一个为曲柄,另一个为摇杆,那么该机构 就称为曲柄摇杆机构。取曲柄AB为主动件,当曲柄AB作连续等速整周转动时, 从动摇杆CD将在一定角度内作往复摆动。由此可见,曲柄摇杆机构能将主动件的 整周回转运动转换成从动件的往复摆动。剪刀机是通过原动机驱动曲柄转动,通 过连杆带动摇杆往复运动,实现剪切工作。
4、 铰链四杆机构的基本类型及其应用
汽车离合器操纵机构
自卸翻斗机构
起重机
载重车自卸翻斗装置中,当液压缸活塞向右伸出时,可带动双摇杆AB和 CD向右摆动,从而使翻斗车内的货物滑下。起重机中,在双摇杆AB和CD 的配合下,起重机能将起吊的重物沿水平方向移动,以省时省功。
5、 铰链四杆机构的曲柄存在条件
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的曲柄存在条件
在曲柄摇杆机构中,要使连架杆AB为曲柄,它必须是四杆中的最短 杆,且最短杆与最长杆长度之和应小于其余两杆长度之和,考虑到更 一般的情形,可将铰链四杆机构曲柄存在条件概括为:(1)连架杆与机 架中必有一个最短杆; (2)最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余 两杆长度之和。
从铰链四杆机构的三种基本形式可知,它们的根本区别在于连架杆是否为曲 柄。而连架杆能否成为曲柄,则取决于机构中各杆的长度关系和选择哪个构件 为机架有关。即要使连架杆成为能整周转动的曲柄,各杆必须满足一定的长度 条件,这就是所谓的曲柄存在的条件。
下图所示的曲柄摇杆机构,其中AB为曲柄,BC为连杆,CD为摇杆,AD为 机架,它们的长度分别用a、b、c、d来表示,在AB转动一周中,曲柄AB与机 架AD两次共线。借助这两个位置,可找出一些铰链四杆机构的几何关系。
2.双曲柄机构 在铰链四杆机构中,若两个连架杆均为曲柄,则该机构称为双曲柄机构。两曲 柄可分别为主动件。惯性筛中,ABCD为双曲柄机构,工作时以曲柄AB为主动件, 并作等速转动,通过连杆BC带动从动曲柄CD,作周期性的变速运动,再通过E点 的联接,使筛子作变速往复运动。惯性筛就是利用从动曲柄的变速转动,使筛子 具有一定的加速度,筛面上的物料由于惯性来回抖动,达到筛分物料的目的。
③以最短杆相对Hale Waihona Puke Baidu为机架,则无曲柄存在,因此该机构为双摇杆机 构。
(2)若铰链四杆机构中最短杆长度与最长杆长度之和大于其余两杆长 度之和,则无论以哪一杆为机架,均为双摇杆机构。
2、 铰链四杆机构的基本类型及其应用
双曲柄机构
惯性筛
双曲柄机构中,当两曲柄长度不相等时,主动曲柄作等速转动,从动曲柄随之作 变速转动,即从动曲柄在每一周中的角速度有时大于主动曲柄的角速度,有时小 于主动曲柄的角速度。 双曲柄机构中,常见的还有平行双曲柄机构和反向双曲柄机构。
(1)当两曲柄的长度相等且平行时,称为平行双曲柄机构。 平行双曲柄机构的两曲柄的旋转方向相同,角速度也相等(图 a)。平行双曲柄机构应用很广,机车联动装置中,车轮相当 于曲柄,保证了各车轮同速同向转动。此机车联动装置中还增 设一个曲柄EF作辅助构件,以防止平行双曲柄机构ABCD变成 为反向双曲柄机构。
当连杆在B1点时,形成△B1C1D。根据三角形两边 之和必大于第三边的定理,得b+c>d+a①
当连杆在B2点时,形成△B2C2D, 得 (d-a)+c>b 即d+c>b+a ② (d-a)+b>c 即d+b>c+a ③ 考虑到四杆位于同一直线时,则①②③可写成如下形 式 b+c≥d+a ④ d+c≥ b+a ⑤ d+b≥ c+a ⑥ 将式④、⑤、⑥分别两两相加,则得c≥a,b≥a, d≥a,即AB杆为最短杆。
3、 铰链四杆机构的基本类型及其应用
机车主动轮联动装置
车门启闭机构
(2)当双曲柄机构对边都相等,但互不平行,则称其为反向双曲柄机构。反向双曲柄 的旋转方向相反,且角速度也不相等。车门启闭机构中,当主动曲柄AB转动时,通 过连杆BC使从动曲柄CD朝反向转过,从而保证两扇车门能同时开启和关闭。
3.双摇杆机构 在铰链四杆机构中,若两个连架杆均为摇杆时,则该机构称为双摇杆机构。在双 摇杆机构中,两杆均可作为主动件。主动摇杆往复摆动时,通过连杆带动从动摇杆 往复摆动。 双摇杆机构在机械工程上应用也不少,汽车离合器操纵机构中,当驾驶员踩下踏板 时,主动摇杆AB往右摆动,由连杆BC带动从动杆CD也向右摆动,从而对离合器产 生作用。
上述两条件必须同时满足,否则机构中无曲柄存在,根据曲柄条件, 还可作如下推论:
(1)若铰链四杆机构中最短杆长度与最长杆长度之和小于或等于其余 两杆长度之和,则可能有以下三种情况:
①以最短杆的相邻杆为机架,则最短杆为曲柄,而与机架相连的另 一杆为摇杆,则该机构为曲柄摇杆机构。
②以最短杆为机架,则其相邻两杆均为曲柄,故该机构为双曲柄机 构。
1、 铰链四杆机构的基本类型及其应用
曲柄摇杆机构
剪刀机
缝纫机踏扳机构
在曲柄摇杆机构中,当摇杆为主动件时,可将摇杆的往复摆动经连杆转换为曲柄 的连续旋转运动。在生产中应用很广泛。缝纫机的踏板机构,当脚踏板(相当于 摇杆)作往复摆动时,通过连杆带动曲轴(相当于曲柄)作连续运动,使缝纫机 实现缝纫工作。
一、 铰链四杆机构的基本类型及其应用
当平面四杆机构中的运动副都是转动副时,称为铰链四杆机构。如图所示的铰 链四杆机构中,杆4是固定不动的,称为机架。与机架相连的杆1和杆3称为连架杆, 不与机架直接相连的杆2,称为连杆。如果杆1(或杆3)能绕铰链A(或铰链D)作整周的 连续旋转,则此杆称为曲柄。如果不能作整周的连续旋转,而只能来回摇摆一个角 度,则此杆就称为摇杆。
铰链四杆机构中,机架和连杆总是存在的,因此可按曲柄存在情况,分为三种 基本形式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
1.曲柄摇杆机构 在铰链四杆机构中的两连架杆,如果一个为曲柄,另一个为摇杆,那么该机构 就称为曲柄摇杆机构。取曲柄AB为主动件,当曲柄AB作连续等速整周转动时, 从动摇杆CD将在一定角度内作往复摆动。由此可见,曲柄摇杆机构能将主动件的 整周回转运动转换成从动件的往复摆动。剪刀机是通过原动机驱动曲柄转动,通 过连杆带动摇杆往复运动,实现剪切工作。
4、 铰链四杆机构的基本类型及其应用
汽车离合器操纵机构
自卸翻斗机构
起重机
载重车自卸翻斗装置中,当液压缸活塞向右伸出时,可带动双摇杆AB和 CD向右摆动,从而使翻斗车内的货物滑下。起重机中,在双摇杆AB和CD 的配合下,起重机能将起吊的重物沿水平方向移动,以省时省功。
5、 铰链四杆机构的曲柄存在条件
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的曲柄存在条件
在曲柄摇杆机构中,要使连架杆AB为曲柄,它必须是四杆中的最短 杆,且最短杆与最长杆长度之和应小于其余两杆长度之和,考虑到更 一般的情形,可将铰链四杆机构曲柄存在条件概括为:(1)连架杆与机 架中必有一个最短杆; (2)最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余 两杆长度之和。
从铰链四杆机构的三种基本形式可知,它们的根本区别在于连架杆是否为曲 柄。而连架杆能否成为曲柄,则取决于机构中各杆的长度关系和选择哪个构件 为机架有关。即要使连架杆成为能整周转动的曲柄,各杆必须满足一定的长度 条件,这就是所谓的曲柄存在的条件。
下图所示的曲柄摇杆机构,其中AB为曲柄,BC为连杆,CD为摇杆,AD为 机架,它们的长度分别用a、b、c、d来表示,在AB转动一周中,曲柄AB与机 架AD两次共线。借助这两个位置,可找出一些铰链四杆机构的几何关系。
2.双曲柄机构 在铰链四杆机构中,若两个连架杆均为曲柄,则该机构称为双曲柄机构。两曲 柄可分别为主动件。惯性筛中,ABCD为双曲柄机构,工作时以曲柄AB为主动件, 并作等速转动,通过连杆BC带动从动曲柄CD,作周期性的变速运动,再通过E点 的联接,使筛子作变速往复运动。惯性筛就是利用从动曲柄的变速转动,使筛子 具有一定的加速度,筛面上的物料由于惯性来回抖动,达到筛分物料的目的。
③以最短杆相对Hale Waihona Puke Baidu为机架,则无曲柄存在,因此该机构为双摇杆机 构。
(2)若铰链四杆机构中最短杆长度与最长杆长度之和大于其余两杆长 度之和,则无论以哪一杆为机架,均为双摇杆机构。
2、 铰链四杆机构的基本类型及其应用
双曲柄机构
惯性筛
双曲柄机构中,当两曲柄长度不相等时,主动曲柄作等速转动,从动曲柄随之作 变速转动,即从动曲柄在每一周中的角速度有时大于主动曲柄的角速度,有时小 于主动曲柄的角速度。 双曲柄机构中,常见的还有平行双曲柄机构和反向双曲柄机构。
(1)当两曲柄的长度相等且平行时,称为平行双曲柄机构。 平行双曲柄机构的两曲柄的旋转方向相同,角速度也相等(图 a)。平行双曲柄机构应用很广,机车联动装置中,车轮相当 于曲柄,保证了各车轮同速同向转动。此机车联动装置中还增 设一个曲柄EF作辅助构件,以防止平行双曲柄机构ABCD变成 为反向双曲柄机构。
当连杆在B1点时,形成△B1C1D。根据三角形两边 之和必大于第三边的定理,得b+c>d+a①
当连杆在B2点时,形成△B2C2D, 得 (d-a)+c>b 即d+c>b+a ② (d-a)+b>c 即d+b>c+a ③ 考虑到四杆位于同一直线时,则①②③可写成如下形 式 b+c≥d+a ④ d+c≥ b+a ⑤ d+b≥ c+a ⑥ 将式④、⑤、⑥分别两两相加,则得c≥a,b≥a, d≥a,即AB杆为最短杆。
3、 铰链四杆机构的基本类型及其应用
机车主动轮联动装置
车门启闭机构
(2)当双曲柄机构对边都相等,但互不平行,则称其为反向双曲柄机构。反向双曲柄 的旋转方向相反,且角速度也不相等。车门启闭机构中,当主动曲柄AB转动时,通 过连杆BC使从动曲柄CD朝反向转过,从而保证两扇车门能同时开启和关闭。
3.双摇杆机构 在铰链四杆机构中,若两个连架杆均为摇杆时,则该机构称为双摇杆机构。在双 摇杆机构中,两杆均可作为主动件。主动摇杆往复摆动时,通过连杆带动从动摇杆 往复摆动。 双摇杆机构在机械工程上应用也不少,汽车离合器操纵机构中,当驾驶员踩下踏板 时,主动摇杆AB往右摆动,由连杆BC带动从动杆CD也向右摆动,从而对离合器产 生作用。
上述两条件必须同时满足,否则机构中无曲柄存在,根据曲柄条件, 还可作如下推论:
(1)若铰链四杆机构中最短杆长度与最长杆长度之和小于或等于其余 两杆长度之和,则可能有以下三种情况:
①以最短杆的相邻杆为机架,则最短杆为曲柄,而与机架相连的另 一杆为摇杆,则该机构为曲柄摇杆机构。
②以最短杆为机架,则其相邻两杆均为曲柄,故该机构为双曲柄机 构。
1、 铰链四杆机构的基本类型及其应用
曲柄摇杆机构
剪刀机
缝纫机踏扳机构
在曲柄摇杆机构中,当摇杆为主动件时,可将摇杆的往复摆动经连杆转换为曲柄 的连续旋转运动。在生产中应用很广泛。缝纫机的踏板机构,当脚踏板(相当于 摇杆)作往复摆动时,通过连杆带动曲轴(相当于曲柄)作连续运动,使缝纫机 实现缝纫工作。
一、 铰链四杆机构的基本类型及其应用
当平面四杆机构中的运动副都是转动副时,称为铰链四杆机构。如图所示的铰 链四杆机构中,杆4是固定不动的,称为机架。与机架相连的杆1和杆3称为连架杆, 不与机架直接相连的杆2,称为连杆。如果杆1(或杆3)能绕铰链A(或铰链D)作整周的 连续旋转,则此杆称为曲柄。如果不能作整周的连续旋转,而只能来回摇摆一个角 度,则此杆就称为摇杆。