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1、第 六 章 常 用 機(jī) 構(gòu)第 二 節(jié) ： 平 面 四 桿 機(jī) 構(gòu)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) ：1.掌 握 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 形 式2.掌 握 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 類 型 的 判 定3.了 解 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 演 化4.平 面 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 基 本 特 性 任 務(wù) 一 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 形 式任 務(wù) 導(dǎo) 入 連 桿 機(jī) 構(gòu) 應(yīng) 用 舉 例 案 例 導(dǎo) 入 案 例 分 析 ： 如 圖 所 示 為 縫 紉 機(jī) 踏 板 機(jī) 構(gòu) ， 為 其 機(jī)構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 簡(jiǎn) 圖 和 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 。 縫 紉 機(jī) 傳 動(dòng) 路 線 為 :操 作 者踩 踏 踏 板 使 搖 桿 （ 主 動(dòng)
2、件 ） 往 復(fù) 擺 動(dòng) 連 桿 曲 柄 （從 動(dòng) 件 ） 帶 動(dòng) 帶 輪 使 機(jī) 頭 主 軸 連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 縫 紉 機(jī) 踏 板 機(jī) 構(gòu) 縫 紉 機(jī) 縫 紉 機(jī) 構(gòu) (一 ).基 本 概 念 ： 連 桿 機(jī) 構(gòu) ： 各 運(yùn) 動(dòng) 構(gòu) 件 全 部 采 用 低 副 （ 鉸 鏈 及 滑 軌 ）聯(lián) 接 而 組 成 的 機(jī) 構(gòu) 。 平 面 連 桿 機(jī) 構(gòu) ： 各 構(gòu) 件 的 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 均 在 同 一 平 面 或 相互 平 行 的 平 面 內(nèi) 運(yùn) 動(dòng) 的 連 桿 機(jī) 構(gòu) 。 平 面 四 桿 機(jī) 構(gòu) ： 由 四 個(gè) 構(gòu) 件 組 成 的 平 面 連 桿 機(jī) 構(gòu) 。 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) ： 所 有
3、運(yùn) 動(dòng) 副 均 為 鉸 鏈 的 四 桿 機(jī) 構(gòu) 。 它是 平 面 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 基 本 型 式 。 1） 低 副 連 接 ， 接 觸 表 面 為 平 面 或 圓 柱 面 ， 壓 強(qiáng) 小 ， 便 于 潤(rùn)滑 ， 磨 損 較 小 ， 壽 命 較 長(zhǎng) ， 適 合 傳 遞 較 大 動(dòng) 力 ；2） 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 加 工 方 便 ， 易 于 制 造 ， 易 于 獲 得 較 高 的 運(yùn) 動(dòng)精 度 ；3） 連 桿 易 于 做 成 較 長(zhǎng) 的 構(gòu) 件 ， 可 實(shí) 現(xiàn) 較 遠(yuǎn) 距 離 的 操 控 ；4） 能 夠 實(shí) 現(xiàn) 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 和 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 多 樣 ；(二 ). 平 面 連 桿 機(jī) 構(gòu)
4、 的 特 點(diǎn)5） 傳 動(dòng)鏈 長(zhǎng) ，累 計(jì) 誤差 大 ，難 于 實(shí)現(xiàn) 精 確運(yùn) 動(dòng) 。 （ 三 ） 、 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 組 成機(jī) 架 ： 固 定 不 動(dòng) 的 構(gòu) 件 4。連 架 桿 ： 與 機(jī) 架 相 連 的 構(gòu) 件 1、 3。連 桿 ： 連 接 兩 連 架 桿 的 的 構(gòu) 件 （ 不 與 機(jī) 架 直 接 相 連 ） 。曲 柄 :與 機(jī) 架 用 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 相 連 ， 能 做 整 周 回 轉(zhuǎn) 的 連 架 桿 。搖 桿 :與 機(jī) 架 用 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 相 連 ， 只 能 做 一 定 角 度 擺 動(dòng) 的 連 架 桿 。 （ 四 ） 、 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 三 種 基 本 形 式 鉸
5、 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 根 據(jù) 其 兩 連 架 桿 運(yùn) 動(dòng) 形 式 的 不 同 （ 或 是否 存 在 曲 柄 ） 可 分 為 三 類 ： 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 、 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu) 、雙 搖 桿 機(jī) 構(gòu)1、 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 概 念 ： 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 兩 個(gè) 連 架 桿 中 ， 若 一 個(gè) 是 曲 柄 ， 另一 個(gè) 是 搖 桿 ， 則 稱 為 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 。 定 軸轉(zhuǎn) 動(dòng) 定 軸擺 動(dòng) 應(yīng) 用 案 例 ： 雷 達(dá) 天 線 、 攪 拌 機(jī) 、 縫 紉 機(jī) 。 縫 紉 機(jī) 的 腳 踏雷 達(dá) 天 線 曲 柄 為 主 動(dòng) 件 ： 搖 桿 為 主 動(dòng) 件 ： 攪 拌 機(jī)
6、 機(jī) 構(gòu) 功 能 ： 將 連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 轉(zhuǎn) 換 為 擺 動(dòng) ， 或 將 擺 動(dòng) 轉(zhuǎn) 換 為 連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 返 回 2、 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu) 概 念 ： 在 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 中 ， 若 兩 個(gè) 連 架 桿 均為 曲 柄 時(shí) 稱 為 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu) 。 定 軸轉(zhuǎn) 動(dòng) 定 軸轉(zhuǎn) 動(dòng) 應(yīng) 用 案 例 ： 慣 性 篩 機(jī) 構(gòu)不 等 長(zhǎng) 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu) ： 曲 柄 1為 主 動(dòng) 件 等 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 曲 柄 3為 從 動(dòng) 件 變 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) 功 能 ： 將 等 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) 轉(zhuǎn) 換 為 不 等 速 同 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。慣 性 篩 機(jī) 構(gòu) 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu) 的 其 他 類 型 （ 1
7、） 平 行 四 邊 形 機(jī) 構(gòu) ： 兩 相 對(duì) 構(gòu) 件 互 相 平 行 ， 呈平 行 四 邊 形 的 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu) 。 應(yīng) 用 案 例 1： 單 盤 秤 機(jī) 構(gòu) 等 單 盤 秤 機(jī) 構(gòu)功 能 ： 將 等 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) 轉(zhuǎn) 換 為 等 速 同 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 應(yīng) 用 案 例 2： 火 車 車 輪 聯(lián) 動(dòng) 裝 置 等 該 機(jī) 構(gòu) 為 機(jī) 車 驅(qū) 動(dòng)輪 聯(lián) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) ， 是 利 用平 行 曲 柄 來 消 除 機(jī) 構(gòu)死 點(diǎn) 位 置 的 運(yùn) 動(dòng) 不 確定 狀 態(tài) 的 。 功 能 ： 將 等 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) 轉(zhuǎn) 換 為 等 速 同 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 （ 2） 逆 平 行 四 邊 形 機(jī) 構(gòu) ： 兩 個(gè) 曲
8、 柄 長(zhǎng) 度 相 等 轉(zhuǎn) 向 相 么 ， 且連 桿 和 機(jī) 架 長(zhǎng) 度 也 相 等 的 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu) 。 應(yīng) 用 案 例 ： 公 共 汽 車 的 車 門 開 關(guān) 機(jī) 構(gòu) 逆 平 行 四 邊 形 機(jī) 構(gòu) 公 共 汽 車 的 車 門 開 關(guān) 機(jī) 構(gòu) 功 能 ： 將 等 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) 轉(zhuǎn) 換 為 等 速不 同 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 3、 雙 搖 桿 機(jī) 構(gòu)概 念 ： 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 兩 個(gè) 連 架 桿 若 都 是 搖 桿 ， 則稱 為 雙 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 。 雙 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 應(yīng) 用 案 例 ： 港 口 鶴 式 起 重 機(jī) 、 汽 車 轉(zhuǎn) 向 機(jī) 構(gòu) 、 電 風(fēng)扇 搖 頭 機(jī) 構(gòu) 、 飛
9、 機(jī) 起 落 架 等 機(jī) 構(gòu) 。 電 風(fēng) 扇 搖 頭 機(jī) 構(gòu) 汽 車 前 輪 轉(zhuǎn) 向 機(jī) 構(gòu)功 能 ： 將 一 種 擺 動(dòng) 轉(zhuǎn) 換 為 另 一 種 擺動(dòng) 。 1、 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 存 在 曲 柄 的 條 件 機(jī) 構(gòu) 中 是 否 存 在 曲 柄 （ 相 鄰 構(gòu) 件 能 否 相 對(duì)轉(zhuǎn) 整 周 ） ， 由 各 構(gòu) 件 長(zhǎng) 度 間 的 關(guān) 系 決 定 。llll minmax 任 務(wù) 二 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 類 型 的 判 定曲 柄 存 在 條 件 （ 2） 最 短 構(gòu) 件 條 件 ： 連 架桿 與 機(jī) 架 中 必 有 一 桿 為最 短 構(gòu) 件 。 （ 1） 長(zhǎng) 度 和 條 件 ： 機(jī) 構(gòu)
10、 中 最 短 構(gòu) 件 與 最 長(zhǎng)構(gòu) 件 長(zhǎng) 度 之 和 小 于 或 等 于 其 余 兩 構(gòu) 件 長(zhǎng) 度之 和 ， 即 2、 利 用 存 在 曲 柄 的 條 件 判 斷 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 三 種 基 本 類 型（ 1） 首 先 要 滿 足 長(zhǎng) 度 和 條 件 llll minmax1） 若 以 最 短 構(gòu) 件 相 鄰 邊 為 機(jī) 架 時(shí) ， 機(jī) 構(gòu) 為 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) ；2） 若 以 最 短 構(gòu) 件 為 機(jī) 架 ， 則 機(jī) 構(gòu) 為 雙 曲 柄 機(jī) 構(gòu) ；3） 若 以 最 短 構(gòu) 件 對(duì) 邊 為 機(jī) 架 ， 則 機(jī) 構(gòu) 為 雙 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 。 動(dòng) 畫 演 示 曲 柄 存 在 的
11、三 種 類 型 ： 當(dāng) 最 長(zhǎng) 桿 與 最 短 桿 長(zhǎng) 度 之 和 大 于 其 余 兩 桿 長(zhǎng) 度 之和 時(shí) ， 無 論 取 哪 一 桿 件 為 機(jī) 架 ， 機(jī) 構(gòu) 均 為 雙 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 。 （ 2） 不 滿 足 長(zhǎng) 度 和 條 件 ， 即 llll minmax 想 一 想 練 一 練 請(qǐng) 判 斷 圖 所 示 各 機(jī) 構(gòu) 屬 于 何 類 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) ？ 作 業(yè) ： 如 圖 所 示 的 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) ABCD中 ， 已 知 各 桿的 長(zhǎng) 度 分 別 為 ： a=30， b=50， c=40， d=45。 試 確定 該 機(jī) 構(gòu) 分 別 以 AD、 AB、 CD和 BC
12、為 機(jī) 架 時(shí) ， 屬于 何 種 機(jī) 構(gòu) ？ 任 務(wù) 三 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 演 化 實(shí) 際 機(jī) 械 中 ， 僅 用 鉸 鏈 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 三 種 基 本 型 式 ， 難 以滿 足 需 要 ， 所 以 在 基 本 型 式 上 進(jìn) 行 演 化 ， 得 到 一 些 機(jī) 構(gòu) 比 如 ：曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 、 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) （ 含 有 一 個(gè) 移 動(dòng) 副 的 四 桿 機(jī) 構(gòu) ）1、 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 是 具 有 一 個(gè) 曲 柄 和 一 個(gè) 滑 塊 的 平面 四 桿 機(jī) 構(gòu) ， 是 由 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 演 化 而 來 的 。 回 轉(zhuǎn) 副 演 化
13、成 移 動(dòng) 副 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用l 內(nèi) 燃 機(jī) 氣 缸 l 沖 壓 機(jī) 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 取 不 同 的 構(gòu) 件 為 機(jī) 架 得 到 搖 桿 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 曲 柄 搖 塊 機(jī) 構(gòu) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) （ 曲 柄 轉(zhuǎn) 動(dòng) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 和 曲 柄 擺 動(dòng) 導(dǎo) 桿機(jī) 構(gòu) ） 2、 搖 桿 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 該 機(jī) 構(gòu) 是 通 過 將 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 中 的 滑塊 固 定 而 演 化 得 出 ， 它 可 把 主 動(dòng) 件 的回 轉(zhuǎn) 或 擺 動(dòng) 轉(zhuǎn) 化 為 導(dǎo) 桿 相 對(duì) 于 滑 塊 的往 復(fù) 移 動(dòng) 。 搖 桿 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 應(yīng) 用 實(shí) 例手 壓 唧 筒 3、 曲 柄
14、搖 塊 機(jī) 構(gòu) 該 機(jī) 構(gòu) 是 通 過 將 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 中 的 連 桿 固 定 而 演 化 得 出 ，它 可 把 主 動(dòng) 件 的 勻 速 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) 轉(zhuǎn) 化 為 導(dǎo) 桿 相 對(duì) 于 滑 塊 的 往 復(fù)移 動(dòng) 并 隨 滑 塊 擺 動(dòng) 的 形 式 。 曲 柄 搖 塊 機(jī) 構(gòu) 應(yīng) 用 實(shí) 例 自 卸 汽 車 卸 料 機(jī) 構(gòu) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu)(1)、 曲 柄 轉(zhuǎn) 動(dòng) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 將 曲 柄 的 連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 轉(zhuǎn) 化 為導(dǎo) 桿 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 或 擺 動(dòng) 。該 機(jī) 構(gòu) 是 通 過 將 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 中 的 曲 柄 固 定 演 化 而 成 ， 它 可 將 主動(dòng) 件 的 勻
15、 速 回 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 化 為 導(dǎo) 桿 的 非 勻 速 擺 動(dòng) ， 且 具 有 急 回 特 性 。 導(dǎo) 桿 是 機(jī) 構(gòu) 中 與 另 一 運(yùn) 動(dòng) 構(gòu) 件 組 成 移 動(dòng) 副 的 構(gòu) 件 。 連 架桿 中 至 少 有 一 個(gè) 構(gòu) 件 為 導(dǎo) 桿 的 平 面 四 桿 機(jī) 構(gòu) 稱 為 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 。 利 用 擺 動(dòng) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 的 急 回 特 性 使 插 刀 快 速 退 回 ， 以 提 高 工 作 效 率 。 曲 柄 移 動(dòng) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 應(yīng) 用 實(shí) 例 -插 床 (2)曲 柄 擺 動(dòng) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 該 機(jī) 構(gòu) 具 有 急 回 運(yùn) 動(dòng) 性 質(zhì) ， 且 其 傳 動(dòng) 角 始終 為 90度 ， 具 有
16、 最 好 的 傳 力 性 能 ， 常 用 于牛 頭 刨 床 、 插 床 和 送 料 裝 置 中 。 曲 柄 擺 動(dòng) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 應(yīng) 用 實(shí) 例牛 頭 刨 床 主 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) （ 3） 牛 頭 刨 床 該 機(jī) 構(gòu) 具 有 急 回 運(yùn) 動(dòng) 性 質(zhì) ， 且 其 傳 動(dòng) 角始 終 為 90度 ， 具 有 最 好 的 傳 力 性 能 ， 常用 于 牛 頭 刨 床 、 插 床 和 送 料 裝 置 中 。 轉(zhuǎn) / 擺 動(dòng) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 區(qū) 分 ： AC AB轉(zhuǎn) 動(dòng) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 擺 動(dòng) 導(dǎo) 桿 機(jī) 構(gòu) 5、 偏 心 輪 機(jī) 構(gòu) （ 1） 在 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 或 其 他 含 有 曲 柄 的
17、 四 桿 機(jī) 構(gòu) 中 ， 當(dāng) 曲 柄 長(zhǎng)度 很 短 時(shí) ， 由 于 存 在 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 困 難 ， 工 程 中 常 將 曲 柄 設(shè) 計(jì) 成 偏 心 輪 或偏 心 軸 的 形 式 。 （ 2） 目 的 ： 不 僅 克 服 了 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 問 題 ， 而 且 還 提 高 了 偏 心 軸 的 強(qiáng)度 和 剛 度 。 曲 柄 為 偏 心 輪 結(jié) 構(gòu) 的 連 桿 機(jī) 構(gòu) 稱 為 偏 心 輪 機(jī) 構(gòu) 。1-偏 心 輪2-連 桿 3-滑 塊4-機(jī) 架 偏 心 輪 該 機(jī) 構(gòu) 本 質(zhì) 上 是 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) ， 偏 心 輪 的 回 轉(zhuǎn) 中 心 A到它 的 幾 何 中 心 B之 間 的 距 離 叫
18、 偏 心 距 ， 即 曲 柄 長(zhǎng) 度 。 這種 機(jī) 構(gòu) 常 用 于 沖 床 、 剪 床 及 潤(rùn) 滑 油 泵 中 。 起 重 機(jī) 急 回 產(chǎn) 生 : 1、 急 回 特 性 極 位 夾 角 搖 桿 在 C1D和 C2D兩 極 限 位 置 時(shí) ， 曲 柄與 連 桿 共 線 ， 對(duì) 應(yīng) 兩 位 置 所 夾 的 銳 角 ， 用 表 示 。 急 回 特 性 ： 空回 行 程 時(shí) 的 平 均 速度 大 于 工 作 行 程 時(shí)的 平 均 速 度 。 急 回 特 性 與 死 點(diǎn) 位 置任 務(wù) 四 平 面 四 桿 機(jī) 構(gòu) 的 基 本 特 性 極 位 夾 角 越 大 ， 機(jī) 構(gòu) 的 急 回 特 性 越 明 顯 。急
19、 回 特 性 的 應(yīng) 用 縮 短 非 工 作 時(shí) 間 ， 提 高 生 產(chǎn) 率 。 2、 死 點(diǎn) 位 置 搖 桿 處 于 左 極 限位 置 C1D時(shí) ,連 桿 與 從動(dòng) 件 (曲 柄 )的 共 線 位置 C1A B1。 搖 桿 處 于 右 極 限 位 置C2D時(shí) ,連 桿 與 從 動(dòng) 件 (曲 柄 )的 共 線 位 置 C2B2A。 夾 具 機(jī) 構(gòu)飛 機(jī) 起 落 架 機(jī) 構(gòu) 死 點(diǎn) 在 實(shí) 踐 中 的 應(yīng) 用死 點(diǎn) 的 利 用 ： 飛 機(jī) 起 落 架 和 鉆 床 夾 緊 機(jī) 構(gòu) 兩 個(gè) 實(shí) 例 ，了 解 死 點(diǎn) 在 生 活 中 有 益 的 一 面 。 死 點(diǎn) 位 置 的 應(yīng) 用 工 件 夾 緊 后 ， BCD成 一 直 線 ， 撤 去 外 力 F 之 后 ， 機(jī)構(gòu) 在 工 件 反 彈 力 T 的 作 用 下 ， 處 于 死 點(diǎn) 位 置 。 即 使 反 彈力 很 大 ， 工 件 也 不 會(huì) 松 脫 ， 使 夾 緊 牢 固 可 靠 。 弊 ： 機(jī) 構(gòu) 有 死 點(diǎn) ， 從 動(dòng) 件 出 現(xiàn) 卡 死 或 運(yùn) 動(dòng) 方 向 不 確 定 現(xiàn)象 ， 對(duì) 傳 動(dòng) 不 利 ， 如 縫 紉 機(jī) 的 腳 踏 機(jī) 構(gòu) ?？p 紉 機(jī) 的 腳 踏 機(jī) 構(gòu)
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