机械基础 教学课件 作者 朱仁盛 第4章 常用机构1.ppt

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1、第4章常用机构4.1铰链四杆机构4.2凸轮机构4．3步进运动机构平面连杆机构——由若干个构件通过平面低副(转动副和移动副)联接而构成的平面机构，也叫平面低副机构。平面连杆机构具有承载能力大、结构简单、制造方便等优点，用它可以实现多种运动规律和运动轨迹，但只能近似地实现所要求的运动。最简单的平面连杆机构由四个构件组成，简称平面四杆机构。四杆机构是具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。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。曲柄——能绕机架上的转动

2、副作整周回转的连架杆。摇杆——只能在某一角度范围(小于360°)内摆动的连架杆。如图所示，铰链四杆机构由机架4、连架杆(与机架相连的1、3两杆)和连杆(与机架不相联的中间杆2)组成。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。当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动，转变为摇杆的往复摆动。下图所示的雷达天线俯仰机构和颚式破碎机机构即为曲柄摇杆机构的应用。曲柄摇杆机构动画实例—抽油机颚式破

3、碎机机构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。缝纫机踏板机构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。曲柄摇杆机构的运动过程如图所示。摇杆在两极限位置间的夹角称为摇杆的摆角。摇杆处于两极限位置时，主动件曲柄所夹的锐角称为极位夹角。图曲柄摇杆机构的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

4、表示，上式表明：机构要具有急回特性则必有k>1，即>0;k值愈大，机构急回特性愈明显，k值的大小取决于极位夹角的大小。愈大，k值愈大；反之，愈小，k值愈小。若=00，则k=1，机构没有急回特性。将上式整理后，可得极位夹角的计算公式设计新机器时，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

5、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。死点位置是摇杆作为主动件时曲柄摇杆机构固有的特性，在此位置从动件会出现“顶死”现象，还可

6、能出现运动不确定现象。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。在双曲柄机构中，若其相对两杆相互平行如右图所示，则成为平行双曲柄机构(或平行四边形机构)。平行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

7、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。反向双曲柄机构如图所示为反向双曲柄机构，主动曲柄与从动曲柄转向相反。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。双摇杆机构鹤式起重机在双摇杆机构中，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。汽车前轮转向机构飞

8、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。飞机起落机轮收藏机构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