第2講平面連桿機構學習目標及考綱要求了解鉸鏈四桿機構的類型、特點及應用。掌握四桿機構三種基本形式的判別條件。了解機構的急回運動特性的特點及該運動特性的應用，了解“死點”的產生及克服方法。了解鉸鏈四桿機構的演化形式及其應用。知識梳理一、較鏈四桿機構（一）概述平面連桿機構：由一些剛性構件用轉動副和移動副相互連接而組成的，在同一平面或相互平行的平面內運動的機構。平面連桿機構中運動副都是低副，因此低副機構。四桿機構：最常用的平面連桿機構是具有四個構件（包括機架）的低副機構。鉸鏈四桿機構：構件中用四個轉動副相連的平面四桿機構。鉸鏈四桿機構中各構件的名稱（見圖1-2-1和表1-2-1）表1-2-1構件名稱特征機架固定不動的構件，如AD。連桿不與機架直接連接的構件，如BC。連架桿曲柄與機架連接，能繞固定軸作整周旋轉運動的構件，如AB。搖桿與機架連接，能繞固定軸按照一定角度擺動的構件，如CD。圖1-2-1（二）鉸鏈四桿機構的類型（按連架桿是否有曲柄存在分類）曲柄搖桿機構（1） 定義:兩連架桿中，一個為曲柄、一個為搖桿的鉸鏈四桿機構。（2） 運動特點：主動件曲柄作勻速回轉轉化成從動件搖桿作一定角度的擺動，或者主動件搖桿作一定角度的擺動轉化成從動件曲柄作勻速回轉。（3） 曲柄搖桿機構，當曲柄長度變大，搖桿擺角也變大；當連桿長度變大，搖桿擺角不變。（4） 應用①牛頭刨床橫向進給機構組成：齒輪傳動、曲柄搖桿、棘輪機構和螺旋傳動（絲桿傳動）牛頭刨床橫向進給機構以曲柄為主動件，同樣以曲柄為主動件曲柄搖桿機構的應用還有剪刀機、攪拌機、顎式破碎機、雷達仰俯機構和汽車刮雨器。②縫紉機踏板機構縫紉機踏板機構以踏板(搖桿)為主動件。雙曲柄機構定義：兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機構。運動特點(普通雙曲柄：主動曲柄勻速回轉轉化成從動曲柄同向變速回轉X平行雙曲柄：主動曲柄勻速回轉轉化成從動曲柄同向等速回轉I反向雙曲柄：主動曲柄勻速回轉轉化成從動曲柄反向變速回轉幾何特征f普通雙曲柄：兩曲柄長度不等。\平行雙曲柄：對邊桿長度兩兩相等，互相平行。反向雙曲柄：連桿與機架的長度相等、兩曲柄長度相等，機架與連桿不平行。應用｛普通雙曲柄：慣性篩機構、插床的主運動機構\平行雙曲柄：機車車輪聯動裝置、鏟土機鏟斗機構'反向雙曲柄：車門啟閉機構雙搖桿機構定義：兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機構，則稱為雙搖桿機構。運動特點：主動件勻速擺動轉化成從動件同向變速擺動應用：鶴式起重機、自卸翻斗裝置、飛機起落架收放機構鉸鏈四桿機構基本類型的判別(見表1-2-2)表1-2-2機構類型桿長關系哪一桿為機架曲柄搖桿機構l+l.W11+12max mm 1 2最短桿的相鄰桿雙曲柄機構l+l.Wl.+l-max min 1 2最短桿雙搖桿機構l+l.Wl.+l-max min 1 2最短桿的對桿l+1i〉l[+12max min>1 2任何桿二、較鏈四桿機構的演化生產實際中，除了上述三種類型的鉸鏈四桿機構外，還廣泛地采用其他形式的四桿機構,一般通過改變鉸鏈四桿機構某些構件的形狀、相對長度或選擇不同構件作為機架等方式演化而成。

曲柄滑塊機構演變過程：曲柄搖桿搖桿長度和機架的長度趨于無窮大。運動特征：由主動件曲柄的勻速回轉轉化成從動件滑塊的往復直線移動，或者由滑塊的往復直線移動轉化成從動件曲柄的連續回轉。類型廠對心曲柄滑塊機構：形成條件-W—,滑塊行程H=2l](見圖1-2-2)?偏置曲柄滑塊機構：形成條件中巳,滑塊行程通過直角三角形計算(見圖1-2-3)圖1-2-2圖1-2-2圖1-2-3應用：壓力機、內燃機(以滑塊為主動件)導桿機構(見表1-2-3)表1-2-3機構名稱簡圖演變來源演變過程運動特點應用轉動導桿2/4曲柄滑塊原曲柄滑塊曲柄AB為機架,lBC>lAB由主動曲柄的等速轉動轉變為從動件導桿的變速轉動。插床的插刀機構擺動導桿FA曲柄滑塊原曲柄滑塊曲柄AB為機架,lBC<lAB將主動曲柄的等速轉動轉換為從動導桿的往復擺動，或將主動導桿的往復擺動轉換為從動曲柄的轉動。牛頭刨床主運動機構搖塊ft機構A1曲柄滑塊原曲柄滑塊連桿BC為機架主動件AB連續回轉或擺動帶動導桿相對滑塊的往復移動并隨滑塊擺動。自卸翻斗裝置

定塊機構A曲柄滑塊滑塊C為機架主動件（通常以桿1為主動件）擺動，桿2繞C點擺動，桿4僅相對固定滑塊作往復移動。抽水機的唧筒機構3.偏心輪機構當要求滑塊的行程H很小時，曲柄長度必須很小。此時，出于結構的需要，常將曲柄做成偏心輪，用偏心輪的偏心距e來替代曲柄的長度，曲柄滑塊機構演化成偏心輪機構。滑塊的行程等于偏心距的兩倍，即H=2e。偏心輪機構只能以偏心輪為主動件。三、四桿機構的基本特性急回特性（1） 定義：空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度的性質。（2） 意義：急回特性可縮短空回行程時間，提高生產效率。（3） K（急回特性系數、行程速比系數）、0（極位夾角）c圖1-2-4c圖1-2-40（極位夾角）：從動件處于極限位置時對應的主動件兩位置之間的所夾角度的補角。i2180。+。180i2180。+。180o-O當0>0，K>1時，則機構具有急回特性，0越大，K值越大，急回特性越明顯。（4）具有急回特性的四桿機構曲柄搖桿（以曲柄為主動件）、偏置曲柄滑塊（以曲柄為主動件）擺動導桿（以曲柄為主動件）死點位置（1）死點位置的產生：當機構中連桿與從動件處于兩次共線的位置時，主動件通過連桿傳給從動件的驅動力通過從動件鉸鏈的中心，驅動力對從動件的回轉力矩為零。（2）死點位置產生時的現象：從動件將出現運動方向不確定或被卡死現象。/利用從動件自重或者在從動件上添加飛輪。（3）克服措施（3）克服措施增設輔助機構。'安排多組機構錯列。（4） 利與弊對于傳動機構，死點位置是不利的。而工程中連桿式夾具就是利用死點實現的。（5） 常見四桿機構死點位置r曲柄搖桿：以曲柄為主動件，無死點位置；以搖桿為主動件，有兩個死點位置。不等長雙曲柄：無死點位置。平行雙曲柄機構：有兩個死點位置。彳反向雙曲柄機構：有兩個死點位置。1雙搖桿機構：至少有一個死點位置。曲柄滑塊：曲柄為主動件無死點，滑塊為主動件有兩個死點位置。轉動導桿：無死點位置。I擺動導桿：以曲柄為主動件，無死點位置；以導桿為主動件，有兩個死點位置壓力角和傳動角（1） 壓力角a:C點受力方向和C點的運動方向之間所夾的銳角（見圖1-2-5）。壓力角越小，有效分力越大，有害分力越小，機構越省力，效率也高。（2） 傳動角丫：壓力角的余角，a+Y=90°。機構的傳動角越大，傳力性能越好。圖1-2-5圖1-2-5圖1-2-6（3） 曲柄滑塊壓力角（見圖1-2-6）（4） 擺動導桿壓力角擺動導桿以曲柄為主動件，壓力角恒為零（見如圖1-2-7a）；以導桿為主動件，壓力角如圖1-2-7b所示。

圖1-2-7圖1-2-7典例精析【例1】圖1-2-8是曲柄搖桿機構和帶棘輪機構構成的組合機構。已知AB為曲柄，且為主動件，搖桿CD的行程速比系數K=1，搖桿CD=200mm,搖桿的極限位置為C]D和C2D與機架所成的角度分別是ZADC=300和ZADC=90。。棘輪齒數Z=60，改變遮板位置可以12調節棘輪的轉角。試計算：圖1-2-8圖1-2-8答：本題的關鍵是對該曲柄搖桿機構行程速比系數K=1的理解，由于K=1，得K-19=1800 - =OoK+1所以曲柄AB與連桿BC重疊共線的位置與拉直共線的位置在一條直線上。搖桿的擺角申=ZADC-ZADC=900-300=600 所以△DC?為等邊三角形。2112得C1C2=AC1=CD=200mmBC—AB=AC]=200mmAB+BC=AC+CC=400mm112得：AB=100mmBC=300mm第2問，在△ADC.中，AD=AC2?cos300=400^346mm(20^3)222【例2】圖1-2-9為一偏置曲柄滑塊機構的運動簡圖。當AB曲柄繞A點等速轉動時，滑塊的兩個極限位是C1和C2,若AC=2AD.AC=2DC，則該機構的行程速比系數K=_

圖1-2-9圖1-2-9答：本題的關鍵在于行程速比系數公式的理解我們必須找到0,才能求出K。CD1△ADC中，sinZC2AD=」= ZC2AD=30°2 2AC2 2 2AD1△ADC中，cosZC.AD=1 1 AC12所以，0=ZC△ADC中，cosZC.AD=1 1 AC12所以，0=ZC1AD-ZC2AD=30°K=叫=1.4180°-0180°+0180°-0V呂Ct申11222同步精練一、填空題平面連桿機構是用. 副或 副連接，各構件在 平面或相互平行的平面內運動，該機構屬于 （咼副、低副）機構。在鉸鏈四桿機構中，機架的對邊稱為 ，機架的鄰邊稱 ，能整周轉動的連架桿稱為， ■，不能整周轉動連架桿稱為 。如圖1-2-10所示機構中，LAB=72mm，L=50mm，LCD=100mm，Lad=120mm，圖中，當取構件AB為機架時，得到 機構。當取構件AD為機架時，將得到 機構。當取構件CD為機架時，將得到 機構。當取構件圖1-2-10平行四邊形機構兩個曲柄長度 ，轉向 ，角速度 。當曲柄搖桿機構的搖桿長度趨于無窮大時，機構演化成 機構。若以曲柄滑塊機構的 為機架，則形成定塊機構；若以曲柄滑塊機構的 為機架，則形成搖塊機構；若以曲柄滑塊機構的 為機架，則形成導桿機構。導桿機構中，若機架長度 曲柄長度，則為轉動導桿機構，若機架長度 曲柄長度，則為擺動導桿機構。8.圖1-2-11所示四個機構的名稱分別是.圖1-2-11圖1-2-11曲柄搖桿機構中，若曲柄增長，則搖桿擺角 ；若連桿增長，則搖桿擺角 。牛頭刨床橫向進給機構中按順序含有 機構、 機構、 機構、 機構。內燃機、壓力機采用 機構，抽水機采用 機構，牛頭刨床的滑枕機構采用 機構。曲柄搖桿機構中，當曲柄工作行程轉角（p1與空回行程轉角Q2的差值為60°時，TOC\o"1-5"\h\z急回特性系數K= 。13.某曲柄搖桿機構的極位夾角為0°,搖桿擺角為60°,長度為100mm，則此機構的曲柄長度為 mm。、判斷題把鉸鏈四桿機構的最短桿作為機架，就可得到雙曲柄機構。 （）平面連桿機構是由低副聯接而成的，所以它不能實現較復雜的平面運動。（）當k=1，0=0時，機構具有急回運動特性。 （）17.不等長雙曲柄機構，主動曲柄和從動曲柄都作等速轉動。 （）縫紉機的踏板機構是應用以搖桿為主動件的曲柄搖桿機構。 （）內燃機中的曲柄滑塊機構存在死點位置。 （）偏置曲柄滑塊的行程是曲柄長度的兩倍。 （）急回運動特性使工作行程的時間縮短，有利于提高生產率。 （）22.死點位置對于機構而言都是有害的。 （）三、選擇題23.雙曲柄機構機架長度為50mm,兩連架桿長度分別為100mm和150mm,則連桿長度L長度L的取值范圍是（A.50mmWLW150mm）。B.100mmWLW150mmCC.150mmWLW200mm24.以下幾種連桿機構中，（

A.對心偏心輪機構C.偏置曲柄滑塊機構D.100mmWLW200mm）不可能存在急回特性。曲柄搖桿機構D.擺動導桿機構下列機構中，以曲柄為主動件時，壓力角始終為零的是（ ）曲柄滑塊機構 B.曲柄搖桿機構擺動導桿機構 D.偏心輪機構在雙曲柄機構中，機架長30mm，連桿長50mm，主動曲柄長35mm，則從動曲柄的最小值為（ ）。A.15mm B.45mm C.55mm D.115mm能將轉動變成移動的是（ ）機構。A.齒輪齒條，凸輪，曲柄滑塊B.螺旋，摩擦輪傳動，槽輪C.鏈傳動，圓錐齒輪，偏心輪D.偏心輪，齒輪齒條，槽輪當四桿機構出現死點位置時，可在從動件上（）使其順利通過。A.加設飛輪B.加大驅動力C.減小阻力D.更換主動件關于縫紉機踏板機構，以下論述錯誤的是（）應用了曲柄搖桿機構且以搖桿為主動件工作過程中可能會出現倒車或踩不動現象利用飛輪幫助其通過死點位置踏板相當于曲柄搖桿機構中的曲柄某擺動導桿機構，K=2，機架長度為100mm，則曲柄長度為（ ）mm。A.86B.50C.100D.200四、綜合題圖1-2-12所示的傳動機構，動力由構件AB輸入，AB以轉速n=60r/min作整圈轉動，C點在DE的中點上，DE桿作往復擺動，其運動的極限位置如圖所示DE]、DE2。已知該機構急回特性系數K=1，CD=100mm,EF=400mm,ZADE]=90°,ZADE2=30°oAB順時針轉動。試求：圖1-2-12（1）圖示機構由 和 兩個基本機構串聯而成。其屬于 （填“低副”或“高副”）機構。（2）圖示下一運動瞬間，滑塊F向 運動。（3）該機構的極位夾角為 。（4）該機構 （填“有”或“無”）死點位置； （填“有”或“無”）急回特性。（5） 作出滑塊F的極限位置和滑塊F的壓力角。（6）AB= mm,BC= mm。（7）若增加AB長度，則DE的擺角將 （填“增大”或“減小”或“不變”）；若增加BC長度，則DE的擺角將 （填“增大”或“減小”或“不變”）。

(8)32.(1)(2)(3)(4)(5)(6)33.(1)(2)(3)滑塊F的最大壓力角的正弦值為 。已知主動件AB以n=30r/min順時針轉動，AB=CD,AB與CD平行，EF的運動極限位置為E]F、E2F,ZEFD=120°,ZEFD=60°,DF=EF=50mm，試求：（按n=3計算）（見圖1-2-13） 2該組合機構為 機構和 機構組合而成，該傳動機構有 個運動副，是 （填“低副”或“高副”）機構。ABCD機構， （填“有”或“無”）急回特性，若要克服死點位置，需增加構件 （填“AB”、“BC”、“CD”或“AD”）的自重。機構CDEF （填“有”或“無”）死點。CD的角速度3= rad/s。CD= mm，CE= mm。作出CD極限位置和CDEF的極位夾角。如圖1-2-14所示已知由帶傳動驅使連桿機構，實現滑塊的往復移動。O、A、分別為小帶輪、大帶輪的回轉中心，連桿BC的左端采用鉸鏈與大帶輪連接，C「C2為滑塊C的兩個極限位置。已知小帶輪轉速n1=600r/min（順時針），小帶輪直徑D]=100mm，大帶輪直徑D2=500mm，AC1=2C1D，AC2=2AD，AD=20mm請回答下面問題：此機構滑塊的行程= ，連桿機構的極位夾角= 。工作行程的時間是 ，B點到A點的距