机械设计基础课件第3章

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1、第3章平面连杆机构3.1铰链四杆机构的类型及应用3.2滑块四杆机构3.3平面四杆机构的几个工作特性3.4平面四杆机构的设计习题3.1铰链四杆机构的类型及应用在平面四杆机构中，如果全部运动副都是转动副，则称为铰链四杆机构，如图3-1所示的曲柄摇杆机构则为铰链四杆机构的一种形式。图中杆4固定不动，称为机架，杆2称为连杆。杆1和杆3分别用转动副与连杆2和机架4相连接，称为连架杆。连架杆中能作360°转动的(如杆1)称为曲柄，对应的转动副A称为整转副,在运动简图中用单向圆弧箭头表示；若仅能在小于360°范围内摆动

2、，则称为摇杆(如杆3)或摆杆，对应的转动副D称为摆动副,在运动简图中用双向圆弧箭头表示。图3-1曲柄摇杆机构3.1.1曲柄摇杆机构图3-2曲柄摇杆机构的应用3.1.2双曲柄机构图3-3双曲柄机构及其应用图3-4天平中的平行四边形机构图3-5反平行四边形机构及其应用3.1.3双摇杆机构图3-6双摇杆机构及其在鹤式起重机中的应用3.2滑块四杆机构移动副可以认为是由转动副演化而来的。图3-7(a)是四铰链机构。连杆2上的铰链C由于受摇杆3的控制，它的轨迹是以点D为圆心、以杆长lCD为半径的圆弧kC。如果在机架4上

3、装设一个同样轨迹的圆弧槽kC，而把摇杆3做成滑块的形式置于槽中滑动，如图3-7(b)所示，则滑块3与机架4所组成的移动副就取代了点D的转动副。这时，连杆2上的C点的运动情况，将完全相同于有转动副D时的情况。圆弧槽kC的圆心即相当于摇杆3的转动轴D，圆弧槽kC的半径即相当于摇杆3的长度lCD。图3-7转动副演变移动副的过程3.2.1曲柄滑块机构图3-8曲柄滑块机构3.2.2回转导杆机构图3-9回转导杆机构以及刨床机构3.2.3曲柄摇块机构和摆动导杆机构图3-10曲柄摇块机构和摆动导杆机构图3-11所示的是自卸

4、卡车的翻斗机构。其中摇块3做成绕定轴C摆动的油缸，导杆4的一端固结着活塞。油缸下端进油，推动活塞4上移，从而推动与车斗固结的构件1，使之绕点B转动，达到自动卸料的目的。这种油缸式的摇块机构，在各种建筑机械、农业机械以及许多机床中得到了广泛的应用。图3-11自卸卡车中的摇块机构图3-12所示的是刨床或送料装置中使用的六杆机构。其中的构件1、2、3和4组成摆动导杆机构，用来把曲柄1的连续转动变为导杆3的往复摆动，再通过构件5使滑块6作往复移动，从而带动刨床的刨刀进行刨切，或推动物料实现送进的目的。摆动导杆机构的导杆

5、也具有急回作用。图3-12刨床中的摆动导杆机构3.2.4定块机构如果把曲柄滑块机构中的滑块作为机架，如图3-13(a)所示，则得到移动导杆4在固定滑块3中往复移动的定块机构。在图3-13(b)中，固定滑块3成为唧筒外壳，移动导杆4的下端固结着汲水活塞，在唧筒3的内部上下移动，实现汲水的目的。图3-13定块机构及其应用3.2.5含有两个移动副的四杆机构图3-14曲柄滑块机构演变双滑块机构3.2.6偏心轮机构在曲柄摇杆、曲柄滑块或其他带有曲柄的机构中，如果曲柄很短，当在曲柄两端各有一个轴承时，则加工和装配工艺困

6、难，同时还影响构件的强度。因此，在这种情况下，往往采用如图3-15所示的偏心轮机构。其中构件1为圆盘，它的回转中心A与几何中心B有一偏距，其大小就是曲柄的长度lAB，该圆盘称为偏心轮。显然，偏心轮机构的运动性质与原来的曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构一样。可见偏心轮机构是转动副B的销钉半径逐渐扩大直至超过了曲柄长度lAB演化而成的，如图3-15(a)、(b)、(c)所示。图3-16所示的曲轴为偏心轮的另一种结构形式，是内燃机重要的零部件。由于偏心轮机构中偏心轮的两支承距离较小而偏心部分粗大，刚度和强度均较好，可承受

7、较大的力和冲击载荷。图3-15转动副扩大演化为偏心轮的过程图3-16四缸发动机的曲轴结构表3-1四杆机构的几种形式表3-1四杆机构的几种形式3.3平面四杆机构的几个工作特性3.3.1构件具有整转副的条件1.四铰链机构中构件具有整转副的条件在机构中，具有整转副的构件占有重要的地位，因为只有这种构件才能用电机等连续转动装置来带动。如果这种构件与机架相铰接(亦即是连架杆)，则该构件就是一般所指的曲柄。机构中具有整转副的构件是关键性的构件。在图3-17的曲柄摇杆机构中，假设各个构件的长度分别为a、b、c和d，而且a

8、＜d。在曲柄AB转动一周的过程中，曲柄AB必定与连杆BC有两个共线的位置（曲柄转至B1，B2处）。图3-17曲柄摇杆机构中的几何关系根据三角形两边之和大于第三边的几何定理，由△AC2D有c+d＞a+b由△AC1Db-a+d＞cb-a+c＞d将以上三式进行整理，并且考虑可能存在四杆共线时取等号的情况，得到a+b≤c+da+c≤b+da+d≤b+c将以上三式两两相加，经过化简后得到