平面四杆机构（课件）-《机械基础》同步教学(高等教育出版社.第4版)

教学 要求 了解平面四杆机构的基本类型 1 掌握曲柄存在的条件 2 掌握平面四杆机构的组成及应用 3 平面四杆机构的基本类型及应用 1 1 回顾 contents 2 运动副： 两构件直接接触，且能产生一定的相对运动的活动连接。 基本类型： 低副：两构件通过面接触而形成的运动副；如转动副，移动副； 高副：两构件通过点或线接触而构成的运动副；如凸轮副，齿轮副。 3 结论：原动件个数等于该机构自由度，则该机构具有确定的运动。 机构： 指具有相对运动的构件的组合体。 自由度的计算： F=3n-2Pl-Ph 4 平面四杆机构的基本类型 contents 5 观看：世界上最大的起重机 6 由若干个构件用平面低副连接而成的平面机构 平面连杆机构 7 铰链四杆机构的组成 全部由转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构。 机架——固定不动的构件； 连架杆—与机架相联的构件； 连杆——连接两连架杆且作平面运动的构件； 曲柄——能作整周转动的连架杆； 摇杆——仅能在某一角度往复摆动的连架杆； 周转副—能作360 相对回转的运动副； 摆转副—只能作有限角度摆动的运动副。 8 铰链四杆机构的类型 9 双摇杆机构 铰链四杆机构的类型 根据连架杆的运动形式不同 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 10 1.曲柄摇杆机构 特征：两个连架杆，一个为曲柄一个为摇杆 11 1.曲柄摇杆机构 应用： 特点：当以曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动转变成摇杆的往复摆动；当以摇杆为原动件时，可将摇杆的往复摆动变成曲柄的连续转动。 12 13 2.双曲柄机构 特征：两个连架杆，均为为曲柄 特点：可将原动件的匀速转动变成从动件的变速转动。 14 2.双曲柄机构 应用： 15 2.双曲柄机构 当相对两杆平行且相等，称为平行四边形机构。 平行四边形机构： 特点：当主动曲柄做匀速转动时，从动曲柄也已相同形式运动 A B C D B’ C’ AB = CD BC = AD 16 2.双曲柄机构 应用： A B D C 升降平台 天平 重要特征：一是两曲柄以相同角速度同向转动；二是连杆做平动。 17 2.双曲柄机构 特殊： 若双曲柄机构中两相对杆的长度相等，但不平行，称为逆平行四边形机构。 18 以长边为机架 车门开闭机构 19 2.双曲柄机构 以短边为机架（和普通双曲柄机构相似） 反向双曲柄机构 双曲柄的转向相反，且长度也相等 双曲柄机构的运动特点： 普通双曲柄机构 主动曲柄等速转动 从动曲柄变速转动 平行双曲柄机构 两曲柄转动的角速度始终相等 20 2.双曲柄机构 平行四边形机构的运动不确定性 当四杆共线时会出现运动不确定现象 21 22 2.双曲柄机构 解决方法： 1、惯性飞轮 2、加虚约束 3、靠自重 23 3.双摇杆机构 特征：两个连架杆，均为为摇杆 24 3.双摇杆机构 特点：可以实现货物近似水平移动。 应用： 鹤式起重机 25 3.双摇杆机构 特殊： 在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则称为等腰梯形机构。 A B D C E 汽车转向机构 应用： 26 第3章 平面连杆机构 §3.2 平面四杆机构的基本特征 27 铰链四杆机构的基本特性 基本特性 双曲柄存在的条件 急回特性 传动角和压力角 死点位置 运动连续性 28 平面四杆机构的基本特征 29 平面四杆机构的基本特征 上式两两相加得： l1≤l2 ， l1≤l3， l1≤l4，即AB为最短杆。 平面连杆机构有曲柄的条件： 1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆； 2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。（杆长和条件） （Grashof 定理） 30 平面四杆机构的基本特征 铰链四杆机构类型的判断条件： 1）在满足杆长和的条件下： （1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构； （2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双曲柄机构； （3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该机构为双摇杆机构。 2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆机构。 注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：最长杆的杆长<其余三杆长度之和。 31 平面四杆机构的基本特征 铰链四杆机构满足上述整转副条件时，以不同构件为机架可得到如下不同类型的四杆机构： 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 曲柄摇杆机构 以最短杆的邻边为机架 以最短杆为机架 以最短杆的对边为机架 32 平面四杆机构的基本特征 【例】在图1所示四铰链机构中，已知：b＝50mm，c＝35 mm，d＝30mm，AD为固定件。 如果能成为曲柄摇杆机构，且AB是曲柄，求a的极限值。 解： 若能成为曲柄摇杆机构，则机构必须满足“杆长之和的条件”，且AB应为最短杆。 因此 b+a≤c+d 50+a≤35+30 所以 a≤15mm 33 平面四杆机构的基本特征 杆长条件 机架条件 机构类型 满足杆长之和条件 最短杆相邻的杆为机架 曲柄摇杆机构 最短杆本身为机架 双曲柄机构 最短杆相对的杆为机架 双摇杆机构（I） 不满足杆长之和条件 任意杆为机架 双摇杆机构（II） 34 End 谢谢！ 35 35 $$