学习情境二任务三(出版社)

2、铰接四杆机构的类型及应用
• （2）双曲柄机构
机车车轮联动机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
2、铰接四杆机构的类型及应用
（3）双摇杆机构 若铰接四杆机构中的两连架杆均为摇杆，则此四杆机构
称为双摇杆机构，双摇杆机构在实际中的应用主要是通过适 当的设计，将主动摇杆的摆角放大或缩小，使从动摇杆得到 所需的摆角；或者利用连杆上某点的运动轨迹实现所需的运 动规律。
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训练：判别机构的形式
已知各构件长度如下图所示，若分别以构件AB、BC、 CD、DA为机架，分别得到何种机构？
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4、铰接四杆机构的演化形式
C
（1）曲柄滑块机构 B 2
B
1 B
A
可看做曲柄摇杆 1
3 C
2
4
3D
12
A
B 1
2
4
5C
5C 3
D
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
1、急回特性
下图曲柄摇杆机构中，设曲柄AB为主动件，摇杆CD为从动件。曲柄
AB作等速转动，其回转一周，摇杆CD往复摆动一次。曲柄AB在回转一周
的过程中，有两次与连杆BC共线，可得曲柄AB与连杆BC重叠和延伸的两
个位置B1AC1、AB2C2，这时，从动摇杆CD分别处于两个位置C1D和C2D， 称为极限位置，ψ称为最大摆角。主动曲柄AB在对应的两个位置之间所夹
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2、铰接四杆机构的类型及应用
• （1）曲柄摇杆机构
铰接四杆机构的两个连架杆中，若一杆为曲柄，另一杆 为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。
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2、铰接四杆机构的类型及应用
• （1）曲柄摇杆机构
雷达天线调整机构，即为曲柄摇杆机构。天线固定在摇杆3上，当 主动件曲柄1回转时，通过连杆2使摇杆3（天线）摆动。并要求摇杆3 的摆动达到一定的摆角，以保证天线具有指定的摆角。
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2、压力角与传动角
•
由图可知：Ft=F cosα, Fr=F sinα
•
压力角α越小，Ft越大，所作的有用功也越大，传力性能越好。为度量
方便，常用压力角α的余角γ（杆2与杆3所夹的锐角）来判断连杆机构的传
力性能，γ角称为传动角。因γ=90°-α，α越小，γ越大，说明机构的传力
o 23
B1
B2
c12 C2
c23
c3 KC
B 3
KB
A
D
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
三、平面连杆机构的设计
• 2、按给定的行程速比系数K设计四杆机构
C
C1
C2
B2
A
90 °－ E
k B1
D
P
JH
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
小结
• 1、铰链四杆机构的基本形式、演化形式及应用； • 2、曲柄存在的条件； • 3、平面四杆机构的工作特性； • 4、平面机构的的运动设计。
D
3
A
机构中摇杆长度变为
(a)
D
4
A
(4b)
D
无穷大，形状变为滑
(a) 3
块而演变成的机构。
C
B2
3
1
e
C
AB 2
3
1
e
D
4
A
3
8
D 4
(c)
(b)
B 1
2C3
A B
1 4
2 C4 3
A
4(d)
4
8
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4、铰接四杆机构的演化形式
（2）偏心轮机构
通过扩大转动副B而形成的。
可见，极位夹角θ越大，K就越大，表示急回程度越 大；当θ=０°时，K=1，表示机构无急回作用。因此，行 程速比系数K可表示机构的急回程度，K越大，生产率越高。
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2、压力角与传动角
下图所示的曲柄摇杆机构中，从动摇杆3所受的力F与力 作用点C的速度vc间所夹的锐角α称为压力角。
学习目标
• 1、理解铰接四杆机构基本形式、演化形式的应用； • 2、掌握铰接四杆机构的工作特性； • 3、学会按给定连杆位置、行程速比系数K设计四杆机构。
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主要内容
• 1、铰接四杆机构的类型及应用； • 2、含有一个移动副的平面四杆机构； • 3、平面四杆机构的工作特性； • 4、平面四杆机构的设计。
需将轮5收起；飞机着陆前， 要把轮5放下。 这些动作是由主动摇杆1通
过连杆2、 从动摇杆3带动着陆轮5予以实现的。
4
4
D
A 1
C
2 B
3 5
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2、铰接四杆机构的类型及应用
（3）双摇杆机构
在双摇杆机构中， 若两摇杆长度相等， 则称为等腰梯形机构，如 图所示的汽车前轮转向机构就是这种双摇杆机构。
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一、平面连杆机构的基本形式及演化
定义：若干个刚性构件用平面低副联接而成的机构，称为平面 连杆机构，也可称为平面低副机构。
优点：平面连杆机构中相邻构件之间的接触面为平面或圆柱 面，加工方便，接触面上的比压小、易润滑、磨损轻， 适用于传递较大载荷的场合。
缺点：高速时会引起较大的振动，因此常用于速度较低的场合。 最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称平面
A
D
C
B B
C
O
汽车前轮转向机构
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3、铰接四杆机构中曲柄存在的条件
•
铰链四杆机构三种基本形式的区别在于机
构中是否有曲柄存在。而且，由于在生产实际
中，驱动机械的原动机（电动机、内燃机等）
一般都是做整周转动的，因此要求机构的主动
件也能做整周转动，即原动件为曲柄。通过理
论可证明，机构在什么条件下存在曲柄，与其
的锐角θ称为极位夹角。
C1
C
B
1＝ 18 0＋° A
B2
2＝ 18 0－° B1
C2
D
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行程速比系数
•
为了表示从动件作往复运动时急回的程度，常用v1与v2
的比值K来表示，K称为行程速比系数，即
K
2 1
C1C2 / t2 C1C2 / t1
t1 t2
1 2
180 180
4、铰接四杆机构的演化形式
（3）导杆机构
增加机架长度
转动导杆机构
摆动导杆机构
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4、铰接四杆机构的演化形式
（4）摇块机构和定块机构
当取曲柄滑块机构中的连杆2为机架时， 则成为摇块机构。
3
C
4
2
A 1 B
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4、铰接四杆机构的演化形式
（4）摇块机构和定块机构
当取曲柄滑块机构中的滑块3为机架时，杆1可作整周回转，杆4作 往复移动，故称为定块机构。
A 1 B
4
2
C3
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
归 纳：
四杆机构的各种类型之间具有一定的内在联系。它 们之间可以通过以下三种方式进行演化： １、改变构件的相对长度或形状。如改变铰链四杆机 构中构件的相对长度与形状，可将其演化成含有移 动副的四杆机构；又如改变导杆机构中构件的相对 长度，形成了摆动导杆和转动导杆机构。 ２、扩大转动副半径，可形成偏心轮机构。 ３、通过选取不同构件做机架，可得到具有不同运动 特性的四杆机构。如导杆机构、摇块机构、定块机 构都是通过对曲柄滑块机构换机架演化而来的。
嘉兴职业技术学院
《机械零部件设计》 情境二
设计
内燃机中的常用机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
学习目标
• 1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。 • 2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。 • 3、掌握平面连杆机构的设计。 • 4、掌握凸轮机构设计。 • 5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业
机构的各构件相对尺寸的大小以及取哪个构件
为机架有关。
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3、铰接四杆机构中曲柄存在的条件
• 铰链四杆机构曲柄存在条件为： • 1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆； • 2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于
其它两杆长度之和。（称为杆长条件） 上述两个条件必须同时满足，否则机构不
性能越好。
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3、死点位置
• 传动角等于零度的机构位置称为死点位置。 • 发生死点的条件是机构中往复运动构件主动，曲柄从动； • 发生死点的位置为连杆与曲柄的共线位置。
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三、平面连杆机构的设计
• 1、按给定的连杆位置设计四杆机构
c1
b12
天线
雷达调整机构
C 3
2
B1
A D 4
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2、铰接四杆机构的类型及应用
• （1）曲柄摇杆机构
下图是汽车前窗刮雨器， 当主动曲柄AB回转时， 通过连杆BC使 从动摇杆CD作往复摆动， 利用摇杆CD的延长部分实现刮雨动作。
D C
C
BA
B
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起重机为双摇杆机构应用的例子。在双摇杆AB和CD的 配合下，使悬挂在E点的货物，能沿近似水平的方向移动。
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2、铰接四杆机构的类型及应用
（3）双摇杆机构
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2、铰接四杆机构的类型及应用
（3）双摇杆机构
下图所示的飞机起落架收放机构即为双摇杆机构。 飞机起飞后，
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二、平面连杆机构的工作特性
• 1、急回特性
在工程实际中，往往要求做往复运动的从动件，在工作行程时的速
度慢些，使得工作平稳，而空回行程时的速度快些，以缩短非生产时间，
从而提高生产率，这种特性就是所谓的急回特性。
C1
C
B
1＝ 18 0＋°
A
B2
2＝ 18 0－°
B1
C2
四杆机构。
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平面四杆机构的类型
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构
(全转动副) 双曲柄机构
平
面 四
双摇杆机构
杆
机
构
曲柄滑块机构
含有移动副 的平面四杆 机构
曲柄导杆机构 曲柄摇块机构 移动导杆机构
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一、平面连杆机构的基本形式及演化
• 1、铰链四杆机构的组成 铰链四杆机构中，固定不动的构 件为机架；与机架相联的构件为连架杆，连架杆中，能绕机 架的固定铰链作整周转动的称为曲柄，仅能在一定角度范围 内往复摆动的称为摇杆；联接两连架杆且不与机架直接相联 的构件称为连杆。
2、铰接四杆机构的类型及应用
• （1）曲柄摇杆机构
当摇杆为原动件时，可将摇杆的往复摆动转变为曲柄的整周转动， 如下图所示的缝纫机踏板。
缝纫机踏板机构
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2、铰接四杆机构的类型及应用
• （2）双曲柄机构
若铰接四杆机构中的两连架杆均为曲柄，则此机构称为双曲柄机构。
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存在曲柄。
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3、铰接四杆机构中曲柄存在的条件
对铰链四杆机构三种基本形式的具体判别方法： (1) 当最短杆与最长杆的长度之和大于其他两杆的长 度之和时，只能是双摇杆机构。 (2) 当最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两 杆的长度之和时： ① 最短杆为机架，是双曲柄机构； ② 最短杆相邻杆为机架，是曲柄摇杆机构； ③ 最短杆的对面杆为机架，是双摇杆机构。
2B
3
A
C4
1
1
(a)
2B
A 1
(b)
e
3 4C1C Nhomakorabea3
4 B 2
A
D
1
1
(c)
B 2 A
1 (d)
e
C 3
4
D 1
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4、铰接四杆机构的演化形式
（3）导杆机构
当改变曲柄滑块机构中的固定构件时，可得到各种形式的导杆机构。 导杆为能在滑块中作相对移动的构件。
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乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。
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工作任务
任务一 任务二 任务三 任务四
内燃机的结构分析 平面机构运动简图绘制与自由度计算 平面连杆机的设计 凸轮机构设计
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工作任务
任务三 平面连杆机构的设计
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