3-1新

1、第三章平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件用低副連接組成的機(jī)構(gòu)，各構(gòu)件在同一平面或幾個(gè)相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。平面連桿機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡。而且低副為面接觸，壓力較小，承載能力較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，便于潤(rùn)滑，工作可靠，故在生產(chǎn)實(shí)際中獲得廣泛應(yīng)用。平面連桿機(jī)構(gòu)中又以由四個(gè)構(gòu)件組成的平面四桿機(jī)構(gòu)最為常用。本章重點(diǎn)討論平面四桿機(jī)構(gòu)。本章學(xué)習(xí)的基本要求：(1)了解和熟知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本類型、應(yīng)用及其演化型式。(2

2、)掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。(3)掌握?qǐng)D解法設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的方法。31鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式應(yīng)用和性質(zhì)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及應(yīng)用如圖31所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，其他形式的平面四桿機(jī)構(gòu)可視為它的演化型式。在圖31中固定構(gòu)件4為機(jī)架，與機(jī)架相連接的構(gòu)件1和3稱為連架桿。連接連架桿的構(gòu)件2稱為連桿。如果連架桿能作整周回轉(zhuǎn)時(shí)，則稱為曲柄；若只能在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)，則稱為搖桿。按照兩連架桿能否作整周回轉(zhuǎn)，鉸鏈四桿機(jī)

3、構(gòu)可分為三種基本型式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)如圖31所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。若兩連架桿之一為曲柄，另一桿為搖桿，則該四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。若以曲柄為原動(dòng)件時(shí)，可將曲柄的等速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖32所示雷達(dá)天線俯仰搜索機(jī)構(gòu)即為一例。曲柄1緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿2，帶動(dòng)搖桿3在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)，從而可調(diào)整與搖桿固連的雷達(dá)天線的俯仰角。圖33所示的攪拌機(jī)機(jī)構(gòu)也為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。若以搖桿為原動(dòng)件時(shí)，可將搖桿的

4、往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍恼苻D(zhuǎn)動(dòng)。如圖34所示為腳踏砂輪機(jī)。當(dāng)腳踏搖桿繞C軸往復(fù)擺搖動(dòng)時(shí)，砂輪繞A軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行磨削。2、雙曲柄機(jī)構(gòu)若鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中的兩連架桿皆為曲柄，則稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。圖35所示選礦機(jī)械中的慣性振動(dòng)篩為雙曲柄機(jī)構(gòu)的應(yīng)用事例。當(dāng)原動(dòng)曲柄1等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄3作變速轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過連桿5驅(qū)使篩體6作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以篩分物料。在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，若相對(duì)兩桿長(zhǎng)度相等而且平行則稱為正平行四邊形機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)中兩曲柄1、3以相等角速度同向轉(zhuǎn)動(dòng)，

5、連桿2則作平行移動(dòng)。若相對(duì)兩桿的長(zhǎng)度分別相等但不平行，兩曲柄沿相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這種雙曲柄機(jī)構(gòu)稱為反平行四邊形機(jī)構(gòu)。生產(chǎn)中，不僅要求機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且還要求機(jī)構(gòu)具有傳力省，效率高。在圖311所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若不計(jì)各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦，則連桿2為二力構(gòu)件。原動(dòng)曲柄1通過連桿2作用于搖桿3的力F沿BC方向。該力與C點(diǎn)的絕對(duì)速度vc之間所夾的銳角稱為壓力角。力F在?vc方向的有效分力為，而言搖桿CD方向的分力為，很顯然

6、壓力角越小，有?cosFFt??sinFFn??效分力Ft越大。如此可以用壓力角來判斷連桿是否具有良好的傳力性能。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通常以壓力角的余角，也即連桿與搖桿的夾角來判斷機(jī)構(gòu)的傳力性能，稱為傳動(dòng)角，。越小，越大，???????90??機(jī)構(gòu)傳力性能越好。在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中，傳動(dòng)角是變化的。為了保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳力性能，一般要求最小傳動(dòng)角～；對(duì)于一些受力較小或不經(jīng)常使用的機(jī)構(gòu)，可取最小值；對(duì)于高速和傳遞大功率的??40min??50mi

7、n?機(jī)構(gòu)，應(yīng)取大值。min?曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線位置，如圖311所示。min?3、死點(diǎn)位置在圖310所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若以搖桿3為原動(dòng)件，曲柄為從動(dòng)件。當(dāng)搖桿處于極限位置C1D和C2D時(shí)連桿2與曲柄1共線。如不計(jì)構(gòu)件質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)副的摩擦，搖桿通過連桿傳遞給曲柄的力將通過鉸鏈中心A，B無(wú)論受力有多大，都不能產(chǎn)生式曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，機(jī)構(gòu)所處的相應(yīng)位置稱為死點(diǎn)位置。機(jī)構(gòu)處在死點(diǎn)位置時(shí)，將使從動(dòng)件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)不確定的現(xiàn)

8、象。為了克服死點(diǎn)位置的的不良影響，可在從動(dòng)件上安裝轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的飛輪或?qū)膭?dòng)件施加附加外離的方法，以保證機(jī)構(gòu)順利通過死點(diǎn)位置。如圖312所示縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)，曲柄與大帶輪為同一構(gòu)件，利用帶輪的慣性使機(jī)構(gòu)通過死點(diǎn)。工程上也可利用死點(diǎn)來完成一定的工作要求。如圖313所示的飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)，當(dāng)機(jī)架放下著落時(shí)，BC與CD共線機(jī)構(gòu)出于死點(diǎn)位置，地面對(duì)機(jī)輪的反作用力不會(huì)使CD轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證飛機(jī)降落安全可靠。如圖314所示的夾具，工件夾緊后BCD成一條線，

9、即使工作反作用力很大也不能使機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)。因此，工件夾的牢固可靠。三、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有三種基本型式，它們的根本區(qū)別在于機(jī)構(gòu)中有無(wú)曲柄。而有無(wú)曲柄則與機(jī)構(gòu)中個(gè)構(gòu)件的尺寸有關(guān)，下面討論鉸四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件。在如圖310所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，各構(gòu)件的長(zhǎng)度分別為a、b、c、d。若構(gòu)件1能成為曲柄，則可繞A點(diǎn)相對(duì)機(jī)架4作整周轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)曲柄作整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它必將順利通過B1和B2，此時(shí)機(jī)構(gòu)形成△AC1D和△AC2D?，F(xiàn)在分析曲柄轉(zhuǎn)至