第4章 常用机构1.ppt

4-1 铰链四杆机构 铰链四杆机构——全部由回转副组成的平面四杆机构，它是平面四杆机构最基本的形态。 铰链四杆机构按照连架杆是曲柄还是摇杆分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基本型式 。 一、曲柄摇杆机构 曲柄摇杆机构——两连架杆中一个是曲柄，一个是摇杆的铰链四杆机构。 曲柄摇杆机构动画实例—抽油机 当摇杆作为原动件时，可将摇杆的往复摆动转变为曲柄的连续转动。 缝纫机踏板机构便属于此情况。 1. 急回特性 在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件并作等速转动时，从动摇杆空回行程的平均角速度大于其工作行程的平均角速度，摇杆的这种运动特性称为急回特性。 急回特性相对程度用行程速比系数K（即从动件空回行程的平均速度v2与工作行程的平均速度v1的比值）来表示， 设计新机器时，总是根据机械的急回特性要求先给出K值，然后按公式式算出极位夹角?，再确定各构件的尺寸。 极位夹角? 的大小也可由作图法（曲柄于连杆两共线位置之间的夹角）求得。 2. 死点位置 如图所示，曲柄摇杆机构以摇杆CD作为主动件，而曲柄AB为从动件时，则当摇杆处于极限位置时，连杆BC与曲柄AB共线，此时在主动件上无论施加多大的驱动力，连杆加给曲柄的力均通过铰链中心A，此力对A点不产生力矩，所以都不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。 机构是否有死点取决于从动件与连杆是否有共线的位置。为使机构正常运转，应设法避开死点。 在机构设计时，一般采用安装飞轮加大惯性或采用相同机构错位排列的方法，使机构闯过死点。在机车车轮联动机构中，则是利用第三个平行曲柄来消除平行四边形机构在这种死点位置的运动不确定性。 工程上也常利用死点来工作。如图所示为机床夹具的夹紧机构。机构静止于死点位置时，若不改变原动件，机构具有保持原位置永远不变的特性。 二、双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。 当原动曲柄连续转动时，从动曲柄也作连续转动 ，右图所示为不等双曲柄机构。 惯性筛的四杆机构ABCD便是双曲柄机构的应用。 机车车轮联动机构及下图均为平行四边形机构的应用实例。 当平行四边形机构的四个铰链中心处于同一条直线上时，将出现运动不确定状态。一般采用相同机构错位排列的方法，来消除这种运动不确定状态。 在机车车轮联动机构中，则是利用第三个平行曲柄来消除平行四边形机构在这种死点位置的运动不确定性。 三、双摇杆机构 两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构(如下图)。 右下图所示为双摇 杆机构在鹤式起重机中的应用。 在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则形成等腰梯形机构。下图所示的汽车前轮转向机构，即为其应用实例。 飞机起落机轮收藏机构、加热炉炉门启闭机构和自动翻斗机构均为双摇杆机构的应用实例。 铰链四杆机构曲柄存在的条件 能使两构件作整周相对运动的转动副称为整转副。 不能使两构件作整周相对运动的转动副称为摆转副。 显然，具有整转副的铰链四杆机构才有可能存在曲柄。而铰链四杆机构是否具有整转副，取决于各杆的相对长度。 分析图所示的曲柄摇杆机构进行。为了保证曲柄1整周回转，曲柄1必须能顺利通过与连杆共线的两个位置AB′和AB″。 当曲柄1处于AB′位置时，形成三角形AC′D。根据三角形任意两边之和必大于（等于）第三边的定理可得 将式两两相加可得： l1?l2 ， l1?l3 ， l1?l4 它表明：杆1为最短杆，在杆2、杆3、杆4中有一杆为最长杆。 综上所述可得结论： ⑴铰链四杆机构有整转副的条件（曲柄存在的必要条件）是：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和； ⑵?整转副是由最短杆与其邻边组成的。 曲柄是连架杆，只有整转副处于机架上才能形成曲柄。当铰链四杆机构满足整转副条件时，机构中最短杆的两端转动副一定为整转副。 因此可以得出铰链四杆机构存在曲柄的条件： ⑴最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和； ⑵连架杆和机架中，必有一个是最短杆。 结论： 若铰链四杆机构满足上述整转副条件，且 ① 以最短杆为机架，则为双曲柄机构； ② 以最短杆的邻边为机架，则为曲柄摇杆机构； ③ 以最短杆的对边为机架，则为双摇杆机构。 若不满足上述曲柄存在的必要条件，则不论以何杆作为机架，都为双摇杆机构。 特别指出：在曲柄摇杆机构中最短杆是曲柄，而不能误认为铰链四杆机构中最短杆是曲柄。 铰链四杆机构的演化 通过用移动副取代转动副、变更杆件长度、变更机架和扩大转动副等途径，可以得到铰链四杆机构的其他演化型式。 一、曲柄滑块机构 通过将摇杆改变为滑块，摇杆长度增至无穷大，可得到曲柄滑块机构，进而还可演化出双滑块机构和正弦机构等。 下图所示为曲柄