鉸鏈四桿機構第1頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四一、構件構件：作為一個整體參與機構運動的剛性單元體。機架、原動構件、從動構件零件：單獨加工的制造單元體。通用零件、專用零件原動件1234從動件機架機械設計基礎——平面連桿機構構件可以由一個零件組成也可以由幾個零件組成2-1運動副第2頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四xyo二、運動副運動副:

兩個或兩個以上的構件直接接觸而形成的可動聯接。運動副元素：構成運動副時直接接觸的點、線、面部分接觸形式:

點、線、面機械設計基礎——平面連桿機構第3頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構牛頭刨床橫向進給機構，就是采用了曲柄搖桿機構。第4頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四運動副分類

按接觸形式分類：接觸形式:

點、線、面低副：面接觸

高副：點、線接觸平面低副空間低副xyo高副高副空間低副平面低副平面低副機械設計基礎——平面連桿機構第5頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四按相對運動分類：運動副的性質（即運動副引入的約束）確定了兩構件的相對運動。按相對運動分類：轉動副：相對轉動

——回轉副、鉸鏈移動副：相對移動

螺旋副：螺旋運動球面副：球面運動機械設計基礎——平面連桿機構第6頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四平面副低副：轉動副、移動副(面接觸)高副：齒輪副、凸輪副(點、線接觸)xyoxyottnnnt機械設計基礎——平面連桿機構第7頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四空間副高副：點、線接觸球面副螺旋副了解機械設計基礎——平面連桿機構第8頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四機構是由構件通過運動副連接而成的原動件：按給定運動規律獨立運動的構件從動件：其余的活動構件機架：固定不動的構件原動件1234從動件機架機構三、機構機械設計基礎——平面連桿機構機構的組成：機構＝1個機架1個或幾個原動件若干從動件＋＋第9頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四常見運動副符號的表示:國標GB4460－84機械設計基礎——平面連桿機構第10頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四2構件的表示方法桿、軸類構件機架同一構件兩副構件三副構件機械設計基礎——平面連桿機構第11頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四3運動副的表示方法轉動副移動副高副（齒輪副、凸輪副）２機械設計基礎——平面連桿機構第12頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四在機架上的電機齒輪齒條傳動帶傳動圓錐齒輪傳動常用機構運動簡圖符號機械設計基礎——平面連桿機構第13頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四鏈傳動圓柱蝸桿蝸輪傳動凸輪傳動外嚙合圓柱齒輪傳動機械設計基礎——平面連桿機構第14頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四機構運動簡圖應滿足的條件：

1.構件數目與實際相同

2.運動副的性質、數目與實際相符

3.運動副之間的相對位置以及構件尺寸與實際機構成比例。棘輪機構內嚙合圓柱齒輪傳動機械設計基礎——平面連桿機構第15頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四1234ABCD連桿連架桿連架桿機架曲柄搖桿(擺桿)(整轉)(擺轉)機架、連桿、連架桿(－)鉸鏈四桿機構p.20機架－參考系（固定件）連架桿－與機架相聯連桿－不與機架相聯基本構件曲柄：可回轉360°的連架桿搖桿：擺角小于360°的連架桿滑塊：作往復移動的連架桿連架桿－全由轉動副相聯的平面四桿機構第16頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四1)低副，成本低，精度高；2)面接觸,利于潤滑及減少磨損,傳載大,可靠性高。1.特點:1）實現已知運動規律2）實現給定點的運動軌跡不能精確實現任意運動規律。缺點:2.應用:優點:平面連桿機構－平面機構+低副聯接(轉動、移動副)最常用→平面四桿機構（四個構件→四根桿)第17頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第一節四桿機構的類型和應用一、基本型式：鉸鏈四桿機構組成：機架+連架桿+連桿曲柄：crank搖桿：rocker連桿：connectingrod，coupler分類：曲柄搖桿機構：crank-rockermechanism雙曲柄機構：doublecrankmechanism雙搖桿機構：doublerockermechanism第18頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四概念：若干剛性構件通過低副聯接而成的機構，稱為連桿機構。低副機構空間連桿機構平面連桿機構第19頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四優點：低副：承載能力大，容易制造、接觸面間壓強小、潤滑條件好能夠實現的運動規律和運動軌跡多樣第20頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第21頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四缺點：運動鏈長，累計誤差大，效率降低存在連桿，慣性力不好平衡，不適合于高速機械第22頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四一.鉸鏈四桿機構基本類型（按連架桿類型）一曲一搖二曲二搖第23頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構鉸鏈四桿機構按其連架桿是否為曲柄，可以分為三種基本類型：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構和雙搖桿機構。1．曲柄搖桿機構具有一個曲柄和一個搖桿的鉸鏈四桿機構。第24頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構曲柄搖桿機構應用實例。剪板機第25頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構曲柄搖桿機構應用實例。顎式破碎機第26頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構曲柄搖桿機構應用實例。攪拌機第27頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構曲柄搖桿機構應用實例。雷達俯仰角度的擺動裝置第28頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構在曲柄搖桿機構中，當取搖桿為主動件時，可以使搖桿的往復擺動轉換或從動件曲柄的整周回轉運動。第29頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四4.4四桿機構的基本形式及其演化曲柄搖桿機構應用實例縫紉機腳踏板機構第30頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四4.4四桿機構的基本形式及其演化曲柄搖桿機構應用實例跑步機第31頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第32頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第33頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四2.雙曲柄機構(動畫)：

連架桿均為曲柄→┌主動曲柄:勻速轉動

└從動曲柄:變速轉動例:慣性篩中的鉸鏈四桿機構→從動曲柄4變速轉動→使篩子6產生加速度→使不同材料因慣性不同而篩分第34頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構2．雙曲柄機構具有兩個曲柄的鉸鏈四桿機構稱為雙曲柄機構。第35頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構雙曲柄機構在慣性篩中的應用。第36頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構插床的主運動機構就是雙曲柄機構。第37頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四2.雙曲柄機構：

特例：平行四邊形機構

特點：

機構中相對的兩桿平行且相等，兩曲柄同向、同角速度回轉，連桿平動。一周過兩次轉折點。第38頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構連桿與機架的長度相等，兩個曲柄長度相等且轉向相同的雙曲柄機構，稱為平行四邊形機構。平行四邊形機構也稱平行雙曲柄機構。第39頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構曲柄長度相等但轉向不同的雙曲柄機構，稱為反向平行雙曲柄機構。平行四邊形機構的運動特點是：兩曲柄的回轉方向相同，角速度相等。反向平行雙曲柄機構的運動特點是：兩曲柄的回轉方向相反，角速度不等。第40頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構機車車輪聯動裝置利用了平行四邊形機構的兩曲柄回轉方向相同、角速度相等的特點，使從動車輪與主動車輪具有完全相同的運動，為了阻止這種機構在運動過程中變成反向平行雙曲柄機構，增設了一個輔助構件（曲柄EF）。第41頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四

過轉折點常用方法（1）在機構中安裝一個大質量的飛輪，利用其慣性闖過轉折點；（2）利用多組機構來消除運動不確定現象。第42頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第43頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構兩組車輪采用錯列裝置防止從動曲柄運動的不確定現象的示例，利用左右兩組車輪的曲柄相錯90°的方法，保證了車輪的正常回轉。第44頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四補充知識：反平行四邊形機構定義：相對兩桿長度相等，但彼此不平行。特點：兩曲柄轉向相反，且角速度不相等。第45頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四返回第46頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四返回第47頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四車門啟閉機構第48頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構車門啟閉機構，應用反向平行雙曲柄機構。第49頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四3.雙搖桿機構－連架桿均為搖桿

例:

門式起重機的變速機構:CD(桿3)為原動件,懸掛重物的E點在連桿上→保持E點運動軌跡在近似水平線上。（平移貨物→平穩、減小能量消耗）DCBA第50頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四雙搖桿機構第51頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構3．雙搖桿機構具有兩個搖桿的鉸鏈四桿機構稱為雙搖桿機構。在雙搖桿機構中，兩搖桿可以分別為主動件，當連桿與搖桿成一直線時，機構處于死點位置。第52頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構利用雙搖桿機構的自卸翻斗裝置。第53頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構港口用起重機也采用了雙搖桿機構。第54頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—1鉸鏈四桿機構的組成與分類二、鉸鏈四桿機構的基本類型第五章平面連桿機構采用雙搖桿機構的飛機起落架收放機構。第55頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四4.4四桿機構的基本形式及其演化車輛的前輪轉向機構雙搖桿機構應用實例第56頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四4.4四桿機構的基本形式及其演化風扇搖頭雙搖桿機構應用實例第57頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四二、鉸鏈四桿機構的演化型式：改變構件形狀和運動尺寸改變運動副尺寸選不同構件作為機架（倒置）鉸鏈四桿機構曲柄滑塊機構雙滑塊機構運動副元素的逆換第58頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四鉸鏈四桿機構有一個曲柄的條件：(1)最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和；(2)最短桿為連架桿。選任一桿為機架，都能實現完全相同的相對運動關系，這稱為運動的可逆性。在一個四桿機構中，選取不同的構件作機架，以獲得輸出構件與輸入構件間不同的運動特性。這一方法稱為連桿機構的倒置。4.5平面四桿機構的基本特性第59頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第60頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—3鉸鏈四桿機構的演化一、曲柄滑塊機構第五章平面連桿機構曲柄滑塊機構演化成偏心輪機構。第61頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四4.4四桿機構的基本形式及其演化曲柄滑快機構演化第62頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四應用曲柄滑塊機構鋸木機縫紉機下針機構返回第63頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第64頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四2.取不同的構件為機架4.4四桿機構的基本形式及其演化第65頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四返回第66頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第67頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四4.4四桿機構的基本形式及其演化當以構件3為機架時，可演化成移動導桿機構，圖示壓水機就是實例第68頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第69頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四返回第70頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第71頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—3鉸鏈四桿機構的演化二、導桿機構第五章平面連桿機構連架桿中至少有一個構件為導桿的平面四桿機構稱為導桿機構。導桿是機構中與另一運動構件組成移動副的構件。導桿機構可以看成由改變曲柄滑塊機構中固定件的位置演化而成。第72頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第八章平面連桿機構(planarlinkage)牛頭刨床第73頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—3鉸鏈四桿機構的演化二、導桿機構第五章平面連桿機構第74頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四§5—3鉸鏈四桿機構的演化二、導桿機構第五章平面連桿機構第75頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四演化四桿機構的應用第76頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第77頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第78頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第79頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四第80頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四雙曲柄機構曲柄滑塊機構擺動導桿機構曲柄搖桿機構雙搖桿機構需要掌握的機構第81頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四二、含有一個移動副的四桿機構P.243.搖塊機構→滑塊擺動例：擺動式內燃機、自卸貨車→滑塊固定例：抽水唧筒、抽油泵→滑塊移動＋擺動例：刨床、插床、油泵→滑塊移動

例：活塞式內燃機、空氣壓縮機

1.曲柄滑塊機構CABCABCABCAB曲柄滑塊機構導桿機構搖塊機構定塊機構2.導桿機構4.定塊機構第82頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四三、含有兩個移動副的四桿機構P.253.滑塊聯軸器→兩個移動副不相鄰，且均不與機架相關聯。→兩個移動副都與機架相關聯。→兩個移動副相鄰，且其中一個移動副與機架相關聯。→兩個移動副不相鄰1.正切機構正切機構正弦機構2.正弦機構4.橢圓儀第83頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四搖塊機構定塊機構第84頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四(鉸鏈四桿、曲柄滑塊～)(曲柄很短時→偏心輪機構)→偏心距=ｅ=曲柄長鉸鏈四桿、曲柄滑塊機構→(擴大回轉副)偏心輪機構四、具有偏心輪的四桿機構

P.27ABC→偏心輪機構曲柄回轉副B(半徑↑)＞曲柄長AB原理：ABCe例：剪床、沖床、顎式破碎機、內燃機第85頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四1.手動沖床：←兩個四桿機構組成（雙搖桿～+搖桿滑塊機構）2.篩料機構：六桿機構←兩個四桿機構組成（雙曲柄～+曲柄滑塊～）應用:第86頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四二、曲柄存在條件§2-2平面四桿機構的基本特性

P.28→取決于機構各桿的相對長度ADBB’B”CC’C”三式相加→┌l1≤l2│l1≤l3└l1≤l4當桿1處于AB”位置→△AC”D→l1＋l2≤l3＋l4(2-3)→┌(l2－l1)＋l3≥l4→┌l1＋l4≤l2＋l3(2-1)└(l2－l1)＋l4≥l3└l1＋l3≤l2＋l4(2-2)當桿1處于AB’位置→△AC’D(曲柄l1,連桿l2,搖桿l3,機架l4)當AB能擺至與連桿共線的極位AB’及AB”時→能順利通過→整轉副。L1最短分析:一、鉸鏈四桿機構有整轉副的條件l1l4l3l2結論:整轉副的條件→最短與最長桿之和小于其它兩桿之和第87頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四二.曲柄存在條件（轉動副為整轉副）1.曲柄存在條件2.推論實例分析:AB＝70,BC＝90,CD＝110,AD＝40(1)最短與最長桿之和小于其它兩桿和；(2)最短桿在連架桿或機架上。(滿足條件1)(1)最短桿在機架上(2)最短桿在機架鄰邊(3)最短桿在機架對邊→雙曲柄機構→曲柄搖桿機構→雙搖桿機構∵AD＋CD＝40＋110＝150＜AB＋BC＝160當：①AD為機架②AB或DC為機架③BC為機架→雙曲柄機構→曲柄搖桿機構→雙搖桿機構ABCD第88頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四二.死點位置三.壓力角和傳動角三、曲柄搖桿機構的主要特性P.21（一）急回運動

工作行程:

空回行程:B2→B1(φ

2)→搖桿C2→C1(ψ)∵φ

1＞φ

2,而ψ不變B1→B2(φ1)→搖桿C1→C2(ψ)→工作行程時間＞空回行程時間

曲柄(主)勻速轉動(順)搖桿(從)變速往復擺動圖2-4曲柄搖桿機構φ1φ2ψ極位:曲柄與連桿共線(B1、B2)→搖桿極位C1、C2→縮短非生產時間,提高生產率例：牛頭刨床、往復式輸送機第89頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四

設a＜d，則當AB桿能繞軸A相對于AD桿作整周轉動時，AB桿必須占據與AD桿共線的兩個位置

a≤d，a≤b，a≤c

在△B’’C’’D中b≤(d-a)+c在△B’C’D中即a+b≤d+c

c≤(d-a)+b即a+c≤d+b

a+d≤b+c

將式3-1、3-2、3-3兩兩相加，可得即AB桿為最短桿4.5平面四桿機構的基本特性4.5.1鉸鏈四桿機構有曲柄的條件第90頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四鉸鏈四桿機構有一個曲柄的條件：(1)最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和；(2)最短桿為連架桿。選任一桿為機架，都能實現完全相同的相對運動關系，這稱為運動的可逆性。在一個四桿機構中，選取不同的構件作機架，以獲得輸出構件與輸入構件間不同的運動特性。這一方法稱為連桿機構的倒置。4.5平面四桿機構的基本特性第91頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四其運動特性→行程速度變化系數(行程速比系數)Kθ－極位夾角(搖桿處于兩極位時，對應曲柄所夾銳角)θ↑→K↑→急回運動性質↑(2-5)曲柄搖桿機構曲柄主動→急回圖2-4曲柄搖桿機構φ1φ2ψ(2-4)第92頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四二.死點位置三.壓力角和傳動角三、曲柄搖桿機構的主要特性P.21（一）急回運動

工作行程:

空回行程:B2→B1(φ

2)→搖桿C2→C1(ψ)∵φ

1＞φ

2,而ψ不變B1→B2(φ1)→搖桿C1→C2(ψ)→工作行程時間＞空回行程時間

曲柄(主)勻速轉動(順)搖桿(從)變速往復擺動圖2-4曲柄搖桿機構φ1φ2ψ極位:曲柄與連桿共線(B1、B2)→搖桿極位C1、C2→縮短非生產時間,提高生產率例：牛頭刨床、往復式輸送機第93頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四其運動特性→行程速度變化系數(行程速比系數)Kθ－極位夾角(搖桿處于兩極位時，對應曲柄所夾銳角)θ↑→K↑→急回運動性質↑(2-5)曲柄搖桿機構曲柄主動→急回圖2-4曲柄搖桿機構φ1φ2ψ(2-4)第94頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四（二）壓力角和傳動角

P.301.壓力角α－2.傳動角γ：BC是二力桿,驅動力F沿BC方向作用在從動件上的驅動力F與該力作用點絕對速度VC之間所夾的銳角。連桿與從動桿所夾銳角γ↑→有效力F·sinγ↑→γ≥40°α↓→有效力F·cosα↑→（方便）傳動角γ=90°－α(α的余角)αγBCA→壓力角αVCFVC沿導軌(⊥CD)FVCαγABCD分析第95頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四壓力角（）：從動件受力作用點的速度方位線與力的作用線所夾的銳角。傳動角（）：

=90°－

壓力角越小(即傳動角越大)，有用的分力越大。所以傳動角是衡量機構受力大小的一個重要參數。第96頁，共105頁，2023年，2月20日，星期四（三）死點位置