机械基础教学课件作者黄东第8章.ppt

* 第8章　平面连杆机构 8.1　平面连杆机构的组成、基本类型和演化 8.2　平面连杆机构的工作特性 8.3　图解法设计平面连杆机构 返回 8.1　平面连杆机构的组成、基本类型和演化 8.1.1　平面连杆机构的组成 图8.2所示的平面铰链四杆机构是由平面转动副连接起来的封闭平面四杆系统，被固定的杆4称为机架杆，不直接与机架相连的杆2称为连杆，与机架相连的杆1和杆3称为连架杆。凡是能做整周回转运动的连架杆称为曲柄，只能在小于360°范围内往复摆动的连架杆称为摇杆。 8.1.2　平面连杆机构的基本类型 平面铰链四杆机构根据其两连架杆的运动形式不同，可分为双曲柄机构、曲柄摇杆机构和双摇杆机构三种基本形式。 上一页 下一页 返回 8.1　平面连杆机构的组成、基本类型和演化 8.1.3　平面铰链四杆机构中存在曲柄的条件 平面铰链四杆机构是否存在曲柄，与其各构件相对尺寸的大小及取哪个构件作机架有关。 设图8.6所示的平面铰链四杆机构各杆的长度分别为ａ、ｂ、ｃ、ｄ。如果杆1为曲柄，则在回转过程中，它必须存在如图8.6所示的三个位置。 根据三角形两边之和大于第三边的几何关系可得如下公式。 （1）由图8.6（ａ）可得ｂ＋ｃ＞ａ＋ｄ即ａ＋ｄ＜ｂ＋ｃ （2）由图8.6（b）可得（ｂ－ａ）＋ｄ＞ｃ即ａ＋ｃ＜ｂ＋ｄ （3）由图8.6（c）可得（ｄ－ａ）＋ｃ＞ｂ即ａ＋ｂ＜ｃ＋ｄ 上一页 下一页 返回 8.1　平面连杆机构的组成、基本类型和演化 当运动过程中出现四杆共线情况时，上述不等式变成等式，因此，以上三个不等式可改写为 ａ＋ｄ≤ｂ＋ｃ（8－1） ａ＋ｃ≤ｂ＋ｄ（8－2） ａ＋ｂ≤ｃ＋ｄ（8－3） 　　将上式各式两两相加，即得 ａ≤ｂ，　ａ≤ｃ，　ａ≤ｄ（8－4） 　　由式（8－4）可知，杆1（即ａ）为最短杆，且为机架或连架杆，其余三杆中必有一杆为最长杆。由式（8－1）、式（8－2）和式（8－3）可知，最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。 上一页 下一页 返回 8.1　平面连杆机构的组成、基本类型和演化 这就是平面铰链四杆机构中存在曲柄的条件。上述两个条件必须同时满足，否则机构中不存在曲柄。 根据平面铰链四杆机构中存在曲柄的条件可知：当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，只能得到双摇杆机构。当最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和且最短杆为机架时得到双曲柄机构；当最短杆的相邻杆为机架时得到曲柄摇杆机构；当最短杆的对面杆为机架时得双摇杆机构。 8.1.4　平面铰链四杆机构的演化 平面铰链四杆机构的演化形式有曲柄滑块机构、曲柄摇块机构和导杆机构等。 上一页 下一页 返回 8.1　平面连杆机构的组成、基本类型和演化 1.曲柄滑块机构 对于图8.7（ａ）所示的曲柄摇杆机构，当曲柄ＡＢ转动时，Ｃ点沿圆弧ｍｍ做往复运动，若圆弧的曲率半径（即摇杆ＣＤ的长度）趋向于无穷大，则Ｃ点的运动将转变为沿直线的往复移动，演化成曲柄滑块机构，曲柄回转中心Ａ至滑块移动导路中心线的垂直距离称为偏距，用ｅ来表示，若ｅ＝0，如图8.7（b）所示，该曲柄滑块机构称为对心曲柄滑块机构；若ｅ≠0，如图8.7（c）所示，该曲柄滑块机构称为偏置式曲柄滑块机构。 曲柄滑块机构能把回转运动转换为往复直线运动，或将往复直线运动转换为回转运动，因此广泛应用于内燃机、往复式压缩机和冲床等机械上。 上一页 下一页 返回 8.1　平面连杆机构的组成、基本类型和演化 2.曲柄摇块机构 在图8.7（b）所示的对心曲柄滑块机构中，若取构件2作机架，即得到如图8.8所示的曲柄摇块机 构。在该机构中，滑块3与机架2形成回转副，被称为摇块，当构件1为主动件做回转运动时，导杆4相对摇块3移动，并带动摇块3一起绕Ｃ点摆动。这种机构广泛用于摆缸式内燃机和液压驱动装置等机械中。 3.定块机构 在图8.7（b）所示的对心曲柄滑块机构中，若取构件3作机架，即得到如图8.9所示的定块机构。这种机构常用于手动抽水泵和抽油泵中。 上一页 下一页 返回 8.1　平面连杆机构的组成、基本类型和演化 4.导杆机构 在图8.7（b）所示的对心曲柄滑块机构中，若取构件1作机架，即得到如图8.10所示的导杆机构。 当ｌ1＜ｌ2时（如图8.10（ａ）），机架是最短构件，它的相邻构件2与导杆4均做整周回转，称为移动导杆机构；当ｌ1＞ｌ2时（如图8.10（ｂ）），机架不是最短构件，它的相邻构件导杆4只能来回摆动，称为摆动导杆机构。导杆机构常用于牛头刨床、插床等机械中。 5.偏心轮机构 在平面四杆机构中，若需曲柄很短或要求滑块行程较小时，通常都把曲柄做成盘状，因圆盘的几何中心与转动中心不重合也称为偏心轮，即得到如图8.11所示的偏心轮机构。这种机构常用传力较大的剪床、冲床、颚式破碎机等机械中。 上一页 返回 8.2