机械设计基础第三章讲解

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鹤式起重机机构 图3-13所示为港口用鹤式起重机机构。当摇杆AB摆动时,摇杆CD随之摆 动,连杆BC上E点的运动轨迹中的一段近似为一水平直线,完成货物搬运,这 样在搬运货物时可以节省动力消耗。
起重机机构
图3-14 汽车前轮转向机构, 两摇杆AB、CD长度相等,称等 腰梯形机构。
当汽车转弯时,它能使两 前轮轴转过的角度不同,保证 了车轮在地面上作纯滚动。
第三章 平面连杆机构
§3.1 平面四杆机构的类型和应用 §3.2 平面四杆机构的工作特性 §3.3 平面四杆机构的设计
引言:
平面连杆机构是由一些刚性构件用平面低副(回转副和移动副)联接组 成的机构。 ➢功用:平面连杆传动能方便地实现转动、摆动、移动等运动形式的转换, 也能实现一些比较复杂的平面运动规律。
机车车轮联动机构
3、特例 (1)平行双曲柄机构(平行四边形机构):两相对杆的长度平行且相等。
特点:两曲柄旋转方向相同,且角速度相等。
图3-8 机车车轮联动机构
(2)反平行双曲柄机:两曲柄长度相同,连杆与机架长度相同但不平行。 特点:主、从动曲柄转向相反。
(三)双摇杆机构 (1)定义:铰链四杆机构中,若两连架杆均为摇杆(摆动),则称为双 摇杆机构。(图3-12所示)
➢优点:①由于是低副联接,构件之间联接处是面接触,单位面积上的压 力较小,便于润滑,故磨损较小,寿命较长;②由于两构件联接处表面是 圆柱面或平面,故制造比较简单,易获得较高的制造精度。③杆可较长, 可用作实现远距离的操纵控制。④可利用连杆实现较复杂的运动规律和运 动轨迹。
➢缺点:在结构上往往不如高副机构简单,设计也比高副机构复杂,且低 副中间有间隙存在,容易引起运动误差。
铰链四杆机构
(一)曲柄摇杆机构 1、定义 铰链四杆机构的两连架杆中,一个为曲柄(整周转);另一个为摇杆
(摆动) ,则此四杆机构为~。 图3-1中,当主动曲柄1等速转动时,通过连杆2将运动传递到摇杆3,
使摇杆3作往复摆动。
当主动曲柄1等速转动时,通过连杆2将运动传递到摇杆3,使摇杆3做往 复摆动。
2、应用实例
雷达天线俯仰角 调整机构
汽车前窗刮雨器
搅拌机机构
缝纫机的踏板机构及简图 图(a)为该机构的运动简图.当踏板3(相当于摇杆)往复摆动时,杆 2(相当于连杆)使杆1(相当于曲柄)做整周回转。
运动演示
(二)双曲柄机构 1、定义 铰链四杆机构的两个连架杆均为曲柄(整周转),则此四杆机构称为
双曲柄机构。 当主动曲柄匀速转动时,从动曲柄一般做变速回转运动,其主要功用
(2)惯性筛机构 图中的AB杆和CD杆均为曲柄,当原动曲柄AB杆等速转动时,从动柄CD
杆做变速转动,经过杆5将运动传给筛子6,使筛子做变速运动,以达到分 筛的目的。(物料颗粒在惯性力的作用下往复运动)
6
2C
B
5
1
3
D
A4
图中,AB杆和CD杆均为曲柄,当原动曲柄AB杆等速转动时,从动曲柄 CD杆做变速转动,经过杆5将运动传给筛子6,使筛子做变速运动,以达到 分筛的目的。
可得 a+c≤b+d (3-2) a+b≤c+d(3-3) 联立以上三式可解得:
a≤b a≤c a≤d
由此可知,AB杆为最短杆,并且,最短杆与任意一杆之和小于其余 两杆之和,但在其余三杆中必有一杆是最长杆,因此,铰链四杆机构存 在曲柄的条件为:
(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)机架或连架杆为最短杆。 然后根据机架的情况来判定有几个曲柄: (1)以最短杆的相邻杆为机架,存在一个曲柄,为曲柄摇杆机构; (2)以最短杆为机架,存在两个曲柄,为双曲柄机构。 铰链四杆机构不存在曲柄的情况有两种: (1)最短杆与最长杆之和大于其余两杆之和,没有曲柄,为双摇杆机构 (2)最短杆与最长杆之和小于其余两杆之和,但以最短杆的相对杆为机
下面分析曲柄存在的条件: 如图3-16所示,铰链四杆机构中,设各杆长为:
LAB=l1=a,LBC=l2=b,LCD=l3=c, LAD=l4=d。
AB杆若能转整周,它必须顺利通过与机架共线的两个 位置AB’和AB’’。
当AB杆处于AB’’时,各杆长度必须满足 a+d≤b+c (3-1)
当AB杆处于AB’时,各杆长度必须满足 d-a+b≥c或d-a+c≥b
右图中,固定不动的杆4称为机架,
与机架相联的杆1和杆3称为连架杆, 连接两连架杆的杆2称为连杆。 ➢曲柄:在铰链四杆机构中,能绕固定铰A 或D做整周回转的连架杆。
2 13
4
➢摇杆:在铰链四杆机构中,只能在某一角度范围
内摆动的连架杆。
图3-1
二、铰链四杆机构的基本形式及应用
在铰链四杆机构中,根据两连架杆运动特点的不同,可分为三种基本形 式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
是改变构件的运动速度。
2、应用举例 (1)旋转式水泵
它由相位依次相差90°的四个双曲柄机构组成。图(b)为其中一个双曲 柄机构的运动简图。
当原动曲柄等速转动时,连杆2带动从动曲柄3做周期性变速转动,因此相 邻两从动曲柄(隔板)间的夹角也周期性的变化,转到右边时相邻两隔板间 的夹角及容积增大,形成真空,于是从进水口吸水;转到左边时,相邻两隔 板间的夹角及容积变小,压力升高,从出水口排水,从而起到泵水的作用。
➢ 应用:在机械设备及仪器仪表机构中应用比较广泛。其中以由四个构 件组成的四杆机构应用最广泛,而且是组成多杆机构的基础。因此本章 着重讨论四杆机构的基本类型、性质及常用设计方法。
§3.1 平面四杆机构的类型和应用
一、基本概念
➢平面连杆机构:构件全部用低副联接而成的平面机构(低副机构)。 ➢铰链四杆机构:若构成平面四杆机构的低副全部为回转副,则称~。 ➢滑块四杆机构:若构成平面四杆机构的低副中含有移动副,则称~。 ➢连杆:在平面连杆机构中,不直接与机架相联的构件称为连杆。
图3-15飞机起落架机构,当 摇杆AB摆动时,带动另一摇 杆CD摆动,从而使飞机轮子 收起(双点划线所示)或放 下(实线所示)。
D A
B C
当摇杆AB摆动时,带动另一摇杆CD摆动, 从而使飞机轮子收起或放下。
飞机起落架(实景)
三、铰链四杆机构基本形式的判定条件
铰链四杆机构的三种基本形式的区别在于有无曲柄存在,以及有几个 曲柄存在。这是由于各杆间的相对长度不同所致。因为各构件间的相对运 动关系主要取决于各构件的相对长度。
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