3.2 铰链四杆机构(课件）-高一《机械基础》同步教学（人民邮电版）

3.2 铰链四杆机构 3.2.1 铰链四杆机构的结构 3.2.2 铰链四杆机构的分类 3.2.3 铰链四杆机构的演化 3.2.4 铰链四杆机构设计 平面连杆机构由若干个刚性构件通过转动副或移动副连接而成，也称平面低副机构。 组成平面连杆机构的各构件的相对运动均在同一平面或相互平行的平面内，其主要特点如下。 （1）用平面连杆机构传递力时，应力小、便于润滑、磨损较轻。 （2）平面连杆机构加工方便，并易于保证精度。 （3）平面连杆机构能方便地实现转动、移动等基本运动形式及相互间的转换等。 （4）由于低副中存在间隙，机构运动误差不可避免，故平面连杆机构难以实现精确和较复杂的运动。 3.2.1 铰链四杆机构的结构 1．铰链四杆机构的组成  机架：固定不动的构件（如杆AD）。  连架杆：与机架相连的构件（如杆AB和CD）。  连杆：不与机架直接相连的构件（如杆BC）。 2．曲柄和摇杆 连架杆中，能做整周回转的称为曲柄，只能做往复摆动的称为摇杆。 在铰链四杆机构中，存在曲柄必须同时满足以下两个条件。 （1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和。 （2）连架杆和机架中必有一个是最短杆。 3.2.2 铰链四杆机构的分类 1．曲柄摇杆机构 两个连架杆中，一个是曲柄，另一个是摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。 曲柄作为主动件，可以将连续转动转化为摇杆的往复摆动，同时连杆做平面复杂运动 （1）牛头刨床的横向进给机构 （2）物料搅拌机构 2．双曲柄机构 两个连架杆都是曲柄的平面四杆机构称为双曲柄机构。 （1）惯性筛。 （2）机车车轮联动机构 3．双摇杆机构 若铰链四杆机构的两个连架杆都是摇杆，则称为双摇杆机构。 双摇杆机构运动特点为：当主动曲柄做匀速转动时，从动曲柄做周期性的变速运动。 （2）飞机起落架 3.2.3 铰链四杆机构的演化 3.2.4 铰链四杆机构设计 1．急回特性 1—曲柄；2—连杆；3—摇杆；4—机架 从以上分析不难得知，这种主动件做等速运动，从动件空回行程平均速度大于工作行程平均速度的特性，称为连杆机构的急回特性。 牛头刨床、往复式运输机等机械就是利用这种急回特性来缩短非生产时间，提高生产效率的。 2．行程速比系数和极位夹角 平面连杆机构有无急回特性取决于有无极位夹角，θ = 0，则机构没有急回特性。 而机构急回运动的程度取决于极位夹角θ的大小，θ越大，K越大，机构的急回特性越显著。 3．压力角和传动角 从动件所受压力F与受力点速度vc所夹的锐角α称为压力角。显然，压力角越小，机构的传力性能越好，驱动力能够更多地转化为机构直接推力。 3.3 牛头刨床传动机构设计 （1）电动机经皮带轮和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。 （2）刨床工作时，由导杆机构1-2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀做往复运动。 （3）刨头右行时，刨刀进行切削加工，称为工作行程，要求速度较低且均匀，以减小电机容量并提高切削质量。 （4）刨头左行时，刨刀不进行切削加工，称为空回行程，要求速度较高，以提高产率。因此，刨床上通常采用具有急回特性的导杆机构。 （5）刨刀每完成一次切削加工，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未绘出）使工作台连同工件做进给运动，以便切削加工继续进行。 1．方案1 该方案采用偏置曲柄滑块结构来实现，其优点是结构简单，承载能力强。 主要缺点有两个方面： 一是由于执行件的行程较大，因此要求曲柄较长，机构运动所占据的空间也较大，从而导致机器的体积庞大； 二是机构在运动过程中，随着行程速比系数的增加，压力角增大，传力特性变差，这将导致机构工作性能不稳定 2．方案2 该方案采用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串联而成。 与方案1相比，方案2在传力特性和执行件的速度变化方面有所改进。 但是在曲柄摇杆机构ABCD中，随着行程速比系数的增加，机构的最大压力角仍然较大，而且整个机构占据的空间位置比方案1更大。 3．方案3 该方案由摆动导杆机构和摇杆滑块机构串联而成。 该方案克服了前两个方案的缺点，传力特性较好，机构所占空间小，执行件的速度在工作行程中的变化也较缓慢，是理想方案 $