第二章 连杆机构
2.1 平面连杆机构的类型
1、连杆机构的应用
内燃机、鹤式吊、火车轮、急回冲床、牛头刨床、翻箱机、机械手爪、椭圆仪、开窗、车门、折叠伞、床、牙膏筒拔管机、自行车等。
特征：至少有一作平面运动的构件，称为连杆。
2、连杆机构的分类
?
??空间连杆机构平面连杆机构分类 常以构件数命名：如四杆机构、多杆机构。
2.1.1 平面连杆机构的基本型式
1、平面四杆机构的基本型式
基本型式：如图2—1所示铰链四杆机构为
平面四杆机构的基本型式，其它四杆机构都
是由它演变得到的。
常用名词：
曲柄—作整周定轴回转的构件；
连杆—作平面运动的构件；
摇杆—作定轴摆动的构件；
连架杆—与机架相联的构件；
周转副—能作360°相对回转的运动副；
摆转副—只能作有限角度摆动的运动副。
三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、
双摇杆机构。
1）曲柄摇杆机构
特征：曲柄＋摇杆。
作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。如图2—2所示雷达天线。
2）双曲柄机构
特征：两个曲柄。
作用：将等速回转转变为等速或变速回转。如图
2—3所示惯性筛等。
图2—2
图2—4 图2—3 特例：平行四边形机构，如图2—
4所示。
特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动
图2—1
实例：火车轮、摄影平台（图2—5）、播种机料斗机构（图2—6）、天平（图2—7）、香皂成型机等。
图2—5 图2—6 图2—7
为避免在共线位置出现运动不确定，采用如图2—8所示两组机构错开排列。或采用反平行四边形机构如图2—9所示车门开闭机构
图2—8
图2—9
3）双摇杆机构
特征：两个摇杆。
应用举例：如图2—10所示铸造翻箱机构、图2—11所示风扇摇头机构等。
特例：如图2—12所示等腰梯形机构－汽车转向机构
第三章曲柄连杆机构练习题 1、曲柄连杆机构由哪些零件组成？其功用是什么？ 2、试述气缸体的三种形式及特点。 P29 3、解释下列名词： a、上止点b,下止点c,活塞行程d,汽缸工作容积 e,燃烧室容积f,汽缸总容积g,发动机排量h,压缩比 i,工作循环j,四冲程发动机k,二冲程发动机 4、铝合金活塞预先做成椭园形、锥形或阶梯形，为什么？ 5、什么是矩形环的泵油作用？有什么危害？ 6、什么是发动机的点火顺序？什么是发动机的作功间隔角？确定发动机的点火 顺序的原则有哪些？
7、内燃机中的飞轮起什么作用？ 8、内燃机与外燃机相比，具有哪些优点？ 9、曲柄连杆机构的主要零件可以分为哪三组？ 10、内燃机的燃烧室有盆型; 楔型和半球型等三种。 12、活塞连杆组由活塞、、、和轴瓦等组成。 13、活塞可分为三部分，、和。 14、活塞环是具有弹性的开口环，有和两种。气环的作用是；油环的作用是。气环的开口切口;切口; 切口和带防转销钉槽等四种形式. 15、连杆分为三部分：即连杆、连杆杆身和连杆（包括连杆盖）。 16、曲轴由曲轴前端轴（自由端）、曲拐及曲轴后端轴三部分组成。 17、请对比四行程汽油机与四行程柴油机的优缺点。 18、简述曲柄连杆机构的功用与工作条件。 19、气缸的排列方式有哪些？ 20、按照冷却水冷却气缸套的方式来划分，气缸套有气缸套和气缸套两种。 21、简述气缸盖的功用;工作条件;制造材料和汽缸盖的结构分类。
22、气缸垫有什么作用? 23、简述活塞的功用;工作条件对其要求和制造材料. 24、简述活塞各部的位置和其功用. 25、活塞销有何功用？其工作条件如何？它与活塞之间采用什么方式连接？ 26、连杆有何功用？其工作条件;材料及对其要求如何？
第2章平面连杆机构 题2-1 试根据图2.14 中标注尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构，还是双摇杆机构。 a ） b ） c ） d ） 图2.14 题2-2 试运用铰链四杆机构有整转副的结论，推导图2.15 所示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件（提示：转动导杆机构可视为双曲柄机构）。 图2.15 题2-3 画出图2.16 所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 图2.16 题2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角为，摇杆工作行程须时7s 。试问：
（1 ）摇杆空回行程需几秒？（2 ）曲柄每分钟转速是多少？ 题2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，要求踏板在水平位置上下各摆，且 ，。（1 ）试用图解法求曲柄和连杆的长度；（2 ）用公式（2-3 ）和（2-3 ）′ 计算此机构的最小传动角。 图2.17 题2-5 解图 题2-6 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度，摆角，摇杆的行程速度变化系数。（1 ）用图解法确定其余三杆的尺寸；（ 2 ）用公式（ 2 — 3 ）和（2-3 ）′确定机构 最小传动角（若，则应另选铰链A 的位置，重新设计）。 题2-7 设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程，偏距，行程速度变化系数。求曲柄和连杆的长度。 图2.19 题2-8 设计一导杆机构。已知机架长度，行程速度变化系数，求曲柄长度。
图2.20 题2-9 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度，摆角，摇杆的行程速度变化系数 ，且要求摇杆的一个极限位置与机架间的夹角，试用图解法确定其余三杆的长度。 图2.21 题2-10 设计一铰链四杆机构作为加热炉门的启闭机构。已知炉门上的两活动铰链中心距为，炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上（如虚线所示），设固定铰链 安装在轴线上，其相关尺寸如图所示，求此铰链四杆机构其余三杆的长度。 图2.22 题2-11 设计一铰链四杆机构。已知其两连架杆的四组对应位置间的夹角为，
第二章 平面连杆机构 案例导入：通过雷达天线、汽车雨刮器、搅拌机等实际应用的机构分析引入四杆机构的概念，介绍四杆机构的组成、基本形式和工作特性。 第一节铰链四杆机构 一、铰链四杆机构的组成和基本形式 1.铰链四杆机构的组成 如图1-14所示，铰链四杆机构是由转动副将各构件的头尾联接起的封闭四杆系统，并使其中一个构件固定而组成。被固定件4称为机架，与机架直接铰接的两个构件1和3称为连架杆，不直接与机架铰接的构件2称为连杆。连架杆如果能作整圈运动就称为曲柄，否则就称为摇杆。 2.铰链四杆机构的类型 铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式的不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。 (1)曲柄摇杆 机构。在铰链四杆 机构中，如果有一 个连架杆做循环的 整周运动而另一连 架杆作摇动，则该 机构称为曲柄摇杆 机构。如图2-1所 示曲柄摇杆机构， 是雷达天线调整机 构的原理图，机构由构件AB、BC、固连有天线的CD及机架DA组成，构件AB可作整圈的转动，成曲柄；天线3作为机构的另一连架杆可作一定范围的摆动，成摇杆；随着曲柄的缓缓转动，天线仰角得到改变。如图2-2所示汽车刮雨器，随着电动机带着曲柄AB转动，刮雨胶与摇杆CD一起摆动，完成刮雨功能。如图2-3所示搅拌器，随电动机带曲柄AB转动，搅拌爪与连杆一起作往复的摆动，爪端点E作轨迹为椭圆的运动，实现搅拌功能。 图2-1 雷达天线调整机构图2-2 汽车雨刮器图2-3 搅拌机 图2-4 惯性筛工作机构
(2)双曲柄机构。在铰链四杆机构中，两个连架杆均能做整周的运动，则该机构称为双曲柄机构。如图2-4 所示惯性筛的工作机构原理，是双曲柄机构的应用实例。由于从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同，故当主动曲柄1匀速回转一周时，从动曲柄3作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动，提高了工作性能。当两曲柄的长度相等且平行布置时，成了平行 双曲柄机构，如图 2-5a ）所示为正平行双曲柄机构，其特点是两曲柄转向相同和转速相等及连杆作平动，因而应用广泛。火车驱动轮联动机构利用了同向等速的特点；路灯检修车的载人升斗利用了平动的特点，如图2-6a 、b)所示。如图2-5b)为逆平行双曲柄机构， 具有两曲柄反向不等速的特点，车门的启闭机构利用了两曲柄反向转动的特点，如图2-6c)所示。 (3)双摇杆机构。两根连架杆均只能在不足一周的范围内运动的铰链四杆机构称为双摇杆机构。如图2-7所示为港口用起重机吊臂结构原理。其中，ABCD 构成双摇杆机构，AD 为机架，在主动摇杆AB 的驱动下，随着机构的运动连杆BC 的外伸端点M 获得近似直线的水平运动，使吊重Q 能作水平移动而大大节省了移动吊重所需要的功率。图2-8所示为电风扇摇头机构原理，电动机外壳作为其中的一根摇杆AB ，蜗轮作为连杆BC ，构成双摇杆机构ABCD 。蜗杆随扇叶同轴转动，带动BC 作为主动件绕C 点摆动，使摇杆AB 带电动机及扇叶一起摆动，实现一台电动机同时驱动扇叶和摇头机构。图2-9所示的汽车偏转车轮转向机构采用了等腰梯形双摇杆机构。该机构的两根摇杆AB 、CD 是等长的，适当选择两摇杆的长度，可以使汽车在转弯时两转向轮轴线近似相交 于其它两轮轴线延长线某点P ，汽车整车绕瞬时中心P 点转动，获得各轮 子相对于地面作近似的纯滚动，以减少转弯时轮胎的磨损。 二、铰链四杆机构中曲柄存在的条件 1.铰链四杆机构中曲柄存在的条件 铰链四杆机构的三种基本类型的区别在于机构中是否存在曲柄，存在几个曲柄。机构中是否存在曲柄与各构件相对尺寸的大小以及哪个构件作机架有关。可以证明，铰链四杆机构中存在曲柄的条件为： 条件一：最短杆与最长杆长度之和不大于其余两杆长度之和。 条件二：连架杆或机架中最少有一根是最短杆。 图2-7 起重机吊臂结构原理 图2-5 平行双曲柄机构 图2-6 平行双曲柄机构的应用 图2-9 汽车转向机构 图2-8 电风扇摇头机构
第二章 平面连杆机构 1.平面连杆机构是各构件都是用平面低副（回转副和移动副）联接起来的机构。又称平面低副机构。 2.铰链四杆机构是全部用转动副相连的平面四杆机构。 3.铰链四杆机构可分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 4.曲柄滑块机构是改变曲柄摇杆机构中 摇杆尺寸为无穷大时 形成的。 5.连杆机构中，传动角和压力角之和为__90°_。 6.连杆机构中，传动角 越大 ，机构传动能力越好。 7.所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为 平面机构 。 8.设计连杆机构时,为了具有良好的传动性能,应使 压力角小、传动角大 。 9.取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整转副，得到 曲柄摇杆机构 。 10.取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，得到 双曲柄机构 。 11.取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，得到 双摇杆机构 。 12.平面四杆机构中，如存在急回运动特性，则其行程速比系数 Ａ 。 A 、K ＞1 B 、K ＝1 C 、K ＜1 D 、K ＝0 13.在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件，且 Ｂ 处于共线位置时，机构处于死点位置。 A 、曲柄与机架 B 、曲柄与连杆 C 、连杆与摇杆 D 、连杆与机架 14.曲柄摇杆机构的急回运动特性系数K=1.5，则极位夹角是 C 。 A 、o 15=θ B 、o 36=θ C 、o 24=θ 15.某机构中，需要将原动机的回转运动转化为直线往复运动，应选 D 机构。 A 、双曲柄机构 B 、摆动导杆机构 C 、双摇杆机构 D 、曲柄滑块机构 16.平面四杆机构工作时，其传动角 Ｃ 。 A 、始终为９０ B 、始终为０ C 、是变化值 D 、为４５ 17.说明什么是曲柄摇杆机构的死点位置？它对机构有何影响？ 答：在曲柄摇杆机构中，如以摇杆为原动件，当摇杆摆到极限位置时，曲柄与连杆共线，如不计各杆的质量及运动副的摩擦，连杆为二力杆，此时连杆施加在曲柄上的力通过曲柄的转动中心，而造成曲柄不能转动。机构的这种位置称为死点位置。 死点位置会使机构的从动件出现卡死或运动不确定现象。 18.铰链四杆机构有整转副存在的条件是什么？有整转副存在一定有曲柄存在否？ 答：铰链四杆机构有整转副的条件是：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。整转副是由最短杆与其邻边组成的。 有整转副不一定有曲柄存在，只有它处于机架上才能形成曲柄。
曲柄连杆机构 第二章曲柄连杆机构 一、选择题： 1. 在曲柄连杆机构中，引起发动机水平振动的是（）力。 a. 往复惯性力 b. 离心惯性力 c. 气体压力 d. 惯性力 2. 当汽油机转速为3000~6000r/min 时，活塞冲程为（）冲程/ 秒。 a. 100~200 b. 50~100 c. 150~250 d. 250~300 3. 曲轴箱的型式有三种，其刚度由大到小顺序为（）。 a. 平分式龙门式隧道式 b. 龙门式隧道式平分式 c. 隧道式龙门式平分式 d. 隧道式龙门式平分式 4. 492Q 型汽油机气缸体采用（）铸造。
a. 合金铸铁 b. 优质灰铸铁 c. 铝合金铸铁 d. 球墨铸铁 5. 活塞在工作状态下发生椭圆变形，是由于（）作用的结果。 a. 侧压力 b. 销座处热膨胀 c. 侧压力和销座热膨胀 d. 气体压力、侧压力和销座处热膨胀 6. ( ) 用来减少第一道环的热流。 a. 油环 b. 隔热堤 c. 气环 d. 活塞销 7. 活塞环的数目由（）决定的。 a. 气体压力 b. 缸壁间隙和气体压力 c. 发动机转速 d. 气体压力、缸壁间隙和发动机转速 8. 在作功冲程时，气环的密封作用，主要靠（）。 a. 第一密封面的密封作用 b. 第二次密封作用
c. 活塞环本身的弹力 9. 为了保护活塞裙部表面，加速走合，在活塞裙部较多采用的措施是（）。 a. 涂石墨 b. 喷油润滑 c. 镀锡 d. 镀铬 10. 活塞环的泵油作用，是由活塞环（）存在引起的。 a. 开口间隙和侧隙 b. 开口间隙和背隙 c. 缸壁间隙 d. 侧隙和背隙 11. 外扭切环多装于第（）道环槽。 a. 一 b. 一和二 c. 二和三 d. 一和三 12. 扭曲环之所以会扭曲是因为（）。 a. 加工成扭曲的 b. 环断面不对称 c. 气体压力作用 d. 活塞环弹力作用
第二章平面连杆机构及其设计与分析 §2-1 概述 平面连杆机构（全低副机构）:若干刚性构件由平面低副联结而成的机构。 优点： （1）低副，面接触，压强小，磨损少。 （2）结构简单，易加工制造。 （3）运动多样性，应用广泛。 曲柄滑块机构：转动－移动 曲柄摇杆机构：转动－摆动 双曲柄机构：转动－转动 双摇杆机构：摆动－摆动 （4）杆状构件可延伸到较远的地方工作（机械手） （5）能起增力作用（压力机） 缺点： （1）主动件匀速，从动件速度变化大，加速度大，惯性力大，运动副动反力增加，机械振动，宜于低速。 （2）在某些条件下，设计困难。 §2-2平面连杆机构的基本结构与分类 一、平面连杆机构的基本运动学结构 铰链四杆机构的基本结构 1．铰链四杆机构 所有运动副全为回转副的四杆机构。Array AD－机架 BC－连杆 AB、CD－连架杆 连架杆：整周回转－曲柄 往复摆动－摇杆
2．三种基本型式 （1）曲柄摇杆机构 定义：两连架杆一为曲柄，另一为摇杆的铰链四杆机构。 特点：?、β0～360°, δ、ψ＜360° 应用：鳄式破碎机缝纫机踏板机构揉面机（2）双曲柄机构 定义：两连架杆均作整周转动的铰链四杆机构。 由来：将曲柄摇杆机构中曲柄固定为机架而得。 应用特例：双平行四边形机构（P35），天平 反平行四边形机构（P45） 绘图机构 （3）双摇杆机构 定义：两连架杆均作往复摆动的铰链四杆机构。 由来：将曲柄摇杆机构中摇杆固定为机架而得。 应用：翻台机构，夹具，手动冲床 飞机起落架，鹤式起重机 二．铰链四杆机构具有整转副和曲柄存在的条件 上述机构中，有些机构有曲柄，有些没有曲柄。机构有无曲柄，不是唯一地由取哪个构件为机架决定，机构有曲柄的首要条件是：机构中各构件长度间应满足一定的尺寸关系，该条件是首要条件。 然后，再看以哪个构件作为机架。 下面讨论机构中各构件长度间应满足的尺寸关系。铰链四杆机构曲柄存在的条件
第二章曲柄连杆机构
第二章曲柄连杆机构 第一节 概述 1.曲柄连杆机构是往复活 塞式发动机的重要工作 机构。其功用是将燃料燃 烧后作用在活塞顶上的 气体膨胀压力转变为推 动曲轴旋转的转矩，向工 作机械输出机械能。 2.曲柄连杆机构的零部件 主要有以下三部分组成： 机体组、活塞连杆组和曲 轴飞轮组。 第二节机体组 1.机体组主要由气缸体、气 缸盖、曲轴箱、油底壳和 气缸垫等组成，它的作用 是发动机各机构、各系统 的装载基体。 （一）气缸体 1.汽缸体上半部分有一个
或若干个为活塞在其中 运动导向的圆形空腔，称 为气缸；下半部为支撑曲 轴的曲轴箱。 2.水冷式发动机气缸体中， 布置有许多的水套，通过 冷却液在其中循环流动， 逮走由活塞，活塞环传给 气缸，再传给冷却液的大 量热量，从而保证发动机 连续工作的正常温度。3.气缸体材料要有足够的 强度和刚度，导热性、耐 磨性要好，质量要轻，同 时从气缸体的加工工艺 上也应采取措施满足发 动机的要求。 4.气缸体根据汽车发动机 不同的要求，结构形式也 不同，主要分为三种：①一般是气缸体：特点是高 度低，重量轻，便于机械
加工。 ②龙门式气缸体：刚度和强 度较好，与油底壳的安装 配合简单，缺点是重量较 大工艺性较差。 ③隧道式气缸体：结构刚度 最好，但比较笨重。 5.汽车发动机气缸套有干 式和湿式两种： ①干式气缸套：此种气缸套 与气缸孔配合紧密，不易 漏水、漏气，但此种缸套 的冷却效果较差。 ②湿式气缸套：此种气缸套 铸造方便，易拆卸更换， 冷却效果较好；但是气缸 体刚度较差，容易漏水、 漏气。多用于汽车柴油机 上。 ③轿车发动机大多采用刚 度高的不镶缸套或镶干 式缸套的形式。
第二章曲柄连杆机构 学习目标: 通过本章得学习,您应该能够解答如下几个问题: 1、曲柄连杆机构有哪些零件组成？其功用就是什么？ 2、汽油机得燃烧室有那几种？有何特点？ 3、试述气缸体得三种形式及特点。 4、铝合金活塞预先做成椭圆形、锥形或阶梯形,为什么？ 5、什么就是矩形环得泵油作用？有什么危害？ 6、什么就是发动机得点火顺序？什么就是发动机得作功间隔角？ 7、曲轴扭转减振器起什么作用？ 学习内容: 一、概述 二、机体组 三、活塞连杆组——活塞 四、活塞连杆组——活塞环 五、活塞连杆组——活塞销 六、活塞连杆组——连杆 七、曲轴飞轮组 第一节概述 功用:曲柄连杆机构就是内燃机实现工作循环,完成能量转换得传动机构,用来传递力与改变运动方式。工作中,曲柄连杆机构在作功行程中把活塞得往复运动转变成曲轴得旋转运动,对外输出动力,而在其她三个行程中,即进气、压缩、排气行程中又把曲轴得旋转运动转变成活塞得往复直线运动。总得来说曲柄连杆机构就是发动机借以产生并传递动力得机构。通过它把燃料燃烧后发出得热能转变为机械能。 工作条件:发动机工作时,曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触,曲轴得旋转速度又很高,活塞往复运动得线速度相当大,同时与可燃混合气与燃烧废气接触,曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作
用,并且润滑困难。可见,曲柄连杆机构得工作条件相当恶劣,它要承受高温、高压、高速与化学腐蚀作用。 组成:曲柄连杆机构得主要零件可以分为三组,机体组、活塞连杆组与曲轴飞轮组。 机体就是构成发动机得骨架,就是发动机各机构与各系统得安装基础,其内、外安装着发动机得所有主要零件与附件,承受各种载荷。因此,机体必须要有足够得强度与刚度。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖与气缸垫等零件组成。 1、气缸体 水冷发动机得气缸体与上曲轴箱常铸成一体,称为气缸体—— 曲轴箱,也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成,气缸体上部得 圆柱形空腔称为气缸,下半部为支承曲轴得曲轴箱,其内腔为曲轴 运动得空间。在气缸体内部铸有许多加强筋,冷却水套与润滑油道 等。 气缸体应具有足够得强度与刚度,根据气缸体与油底壳安装平 面得位置不同,通常把气缸体分为以下三种形式。 (1) 一般式气缸体其特点就是油底壳安装平面与曲轴旋转中心在 同一高度。这种气缸体得优点就是机体高度小,重量轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便;但其缺点就是刚度与强度较差 (2) 龙门式气缸体其特点就是油底壳安装平面低于曲轴得旋转中心。它得优点就是强度与刚度都好,能承受较大得机械负荷;但其缺点就是工艺性较差,结构笨重,加工较困难。 (3) 隧道式气缸体这种形式得气缸体曲轴得主轴承孔为整体式,采用滚动轴承,主轴承孔较大,曲轴从气缸体后部装入。其优点就是结构紧凑、刚度与强度好,但其缺点就是加工精度要求高,工艺性较差,曲轴拆装不方便。 为了能够使气缸内表面在高温下正常工作,必须对气缸与气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种,一种就是水冷,另一种就是风冷。水冷发动机得气缸周围与气缸盖中都加工有冷却水套,并且气缸体与气缸盖冷却水套相通,冷却水在水套内不断循环,带走部分热量,对气缸与气缸盖起冷却作用。 现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机,对于多缸发动机,气缸得排列形式决定了发动机外型尺寸与结构特点,对发动机机体得刚度与强度也有影响,并关系到汽车得总体布置。按照气缸得排列方式不同,气缸体还可以分成单列式,V型与对置式三种。
第二章 平面连杆机构 案例导入：通过雷达天线、汽车雨刮器、搅拌机等实际应用的机构分析引入四杆机构的概念，介绍四杆机构的组成、基本形式和工作特性。 第一节 铰链四杆机构 一、铰链四杆机构的组成和基本形式 1.铰链四杆机构的组成 如图1-14所示，铰链四杆机构是由转动副将各构件的头尾联接起的封闭四杆系统，并使其中一个构件固定而组成。被固定件4称为机架，与机架直接铰接的两个构件1和3称为连架杆，不直接与机架铰接的构件2称为连杆。连架杆如果能作整圈运动就称为曲柄，否则就称为摇杆。 2.铰链四杆机构的类型 铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式的不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。 (1)曲柄摇杆机构。在铰链四杆机构中，如果有一个连架杆做循环的整周运动而另一连架杆作摇动，则该机构称为曲柄 摇杆机构。如图2-1所示曲 柄摇杆机构，是雷达天线调整机构的原理图，机构由构件AB 、BC 、固连有天线的CD 及机架DA 组成，构件AB 可作整圈的转动，成曲柄；天线3作为机构的另一连架杆可作一定围的摆动，成摇杆；随着曲柄的缓缓转动，天线仰角得到改变。如图2-2所示汽车刮雨器，随着电动机带着曲柄AB 转动，刮雨胶与摇杆CD 一起摆动，完成刮雨功能。如图2-3所示搅拌器，随电动机带曲柄AB 转动，搅拌爪与连杆一起作往复的摆动，爪端点E 作轨迹为椭圆的运动，实现搅拌功能。 (2)双曲柄机构。在铰链四杆机构中，两个连架杆均能做整周的运动，则该机构称为双曲柄机构。如图2-4所示惯性筛的工作机构原理，是双曲柄机构的应用实例。由于从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同，故当主动曲柄1匀速回转一周时，从动曲柄3作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动，提高了工作性能。当两曲柄的长度相等且平行布置时，成了 平行双曲柄机构，如图2-5a ）所示为正平行双曲柄机 构，其特点是两曲柄转向相同和转速相等及连杆作平 动，因而应用广泛。火车驱动轮联动机构利用了同向等速的特点；路灯检修车的载人升斗利用了平动的特点，如图2-6a 、b)所示。如图2-5b)为逆平行双曲柄机构， 图2-1 雷达天线调整机构 图2-2 汽车雨刮器 图2-3 搅拌机 图2-4 惯性筛工作机构
第二章曲柄连杆机构（答案） 一、填空题 1. 曲柄连杆机构是往复活塞式内燃机将热能转变为机械能的主要机构，曲柄连杆机构的工作条件是高温、高压、高速和有化学腐蚀。曲柄连杆机构可分为机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三个组。 2．根据汽缸体结构将其分为三种形式：一般式、龙门式和隧道式，汽车发动机汽缸的排列方式有三种形式：（直列式）、（V型）和（对置式）。 3. 四缸四冲程发动机的做功顺序一般是1342或1243；六缸四冲程发动机做功顺序一般是153624或142635。 4. 机体组包括汽缸体、汽缸盖、汽缸垫、油底壳等；活塞连杆组包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等；曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮等。 5.活塞环分为（气环）和（油环）两种。油环的结构形式有普通式和组合式二种。气环的截面形状主要有矩形环、扭曲环、锥面环、梯形环几种。 6. 根据是否与冷却水相接触，汽缸套分为（干式）和（湿式）两种。 7．气缸按冷却介质的不同,冷却方式分为（风冷）与（水冷）两种。 8．常用汽油机燃烧室形状有（浴盆形）、（楔形）和（球形）三种。 二、选择题(有一项或多项正确) 1．直列四缸四冲程发动机的点火间隔角为（B）。 A 90o B 180o C 270o D 360o 2．气环在自由状态下的外圆直径（A）汽缸直径。 A 大于 B 小于 C 等于 3．受热温度最高的气环是（A）。 A 第一道 B 第二道 4．安装汽缸垫时，应把光滑的一面朝向（ A）。 A 汽缸体 B 汽缸盖 5．曲柄连杆机构工作条件的特点是( ABCD )。 A 高温 B 高压 C 高速 D 化学腐蚀
6．曲柄连杆机构在运动过程中受(ABC )的作用。 A 气体作用力 B 摩擦力 C 运动质量惯性力 D 外界阻力7．在将气缸盖用螺栓固定在气缸体上，拧紧螺栓时，应采取下列方法( A )。 A 由中央对称地向四周分几次拧紧 B 由中央对称地向四周分一次拧紧 C 由四周向中央分几次拧紧 D 由四周向中央分几次拧紧 8．V形发动机曲轴的曲拐数等于( B )。 A 气缸数 B 气缸数的一半 C 气缸数的一半加l D 气缸数加1 9．按1—2—4—3顺序工作的发动机，当1缸压缩到上止点时，2缸活塞处于( A )行程下止点位置。 A 进气 B 压缩 C 做功 D 排气 三、问答题 1．什么是发动机的点火顺序？ 对于每一个气缸来说，都要求按一定顺序工作，即发动机的工作顺序，也就是发动机的点火顺序。 2．曲轴扭转减震器起什么作用？ 吸收曲轴扭转振动的能量，消减扭转振动，避免发生强烈的共振及其引起的严重恶果。 3．活塞的主要作用和要求如何？ 活塞的作用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆，驱使曲轴旋转，活塞顶部是燃烧室的组成部分。
第二章机体零件与曲柄连杆机构 一、概述 功用：曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和 改变运动方式。工作中，曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。 通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。 工作条件：发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又 很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还 受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高 温、高压、高速和化学腐蚀作用。 组成：曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。 二、机体组 机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动 机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。机体组 主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。 1. 气缸体（图2-1） 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体 曲轴箱，也可称为气缸 体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲 轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。 气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气 缸体分为以下三种形式。（图2-2） (1) 一般式气缸体 其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差 (2) 龙门式气缸体 其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较 大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。 (3) 隧道式气缸体 这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气 缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。 为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷（图2-3）。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套，并且气缸体和气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。 现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机，对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动 机外型尺寸和结构特点，对发动机机体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成单列式，V型和对置式三种（图2-4）。 (1) 直列式 发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的。单列式气缸体结构简单，加工容易，但发动机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、
第二章曲柄连杆机构 学习目标： 通过本章的学习，你应该能够解答如下几个问题： 1、曲柄连杆机构有哪些零件组成？其功用是什么？ 2、汽油机的燃烧室有那几种？有何特点？ 3、试述气缸体的三种形式及特点。 4、铝合金活塞预先做成椭圆形、锥形或阶梯形，为什么？ 5、什么是矩形环的泵油作用？有什么危害？ 6、什么是发动机的点火顺序？什么是发动机的作功间隔角？ 7、曲轴扭转减振器起什么作用？ 学习内容： 一、概述 二、机体组 三、活塞连杆组——活塞 四、活塞连杆组——活塞环 五、活塞连杆组——活塞销 六、活塞连杆组——连杆 七、曲轴飞轮组
第一节概述 功用：曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。工作中，曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。 工作条件：发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。 组成：曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。 机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。 1. 气缸体 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体—— 曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部 的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲 轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油 道等。 气缸体应具有足够的强度和刚 度，根据气缸体与油底壳安装平面 的位置不同，通常把气缸体分为以 下三种形式。 (1) 一般式气缸体其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在 同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差 (2) 龙门式气缸体其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。
. 摘要 以桑塔纳2000AJR型发动机为例，基于相关参数对发动机曲柄滑块机构主要零部件进行结构设计计算,同时进行强度、刚度等方面的校核,并进行相关力学分析和机构运动仿真分析,以达到良好的生产经济效益。 目前国内外对发动机曲柄连杆机构的动力学分析的方法很多，而且已经完善和成熟,但仍缺乏一种基于良好生产效益、经济效益上的综合性分析,本次设计在清晰、全面剖析的基础上，有机地将各研究模块联系起来,达到既简便又清晰的设计目的，力求为发动机曲柄滑块机构的设计提供一种综合全面的思路。 分析研究的主要模块分为以下三个部分：第一，对发动机曲柄滑块机构进行力学分析,着重分析活塞的位移、速度、加速度以及工质的作用力和机构的惯性力;第二,进行曲柄滑块机构活塞组、连杆组以及曲轴的结构设计，并对其强度和刚度进行校核;第三,应用Pｒｏ∕Engiｎeeｒ建立曲柄滑块机构主要零部件的几何模型,并利用Ｐro/Ｍechａnｉｓm进行机构仿真。 关键词：发动机；曲柄滑块机构;力学分析；机构仿真
目录 第一章绪论错误!未定义书签。 1．1国内外发展现状错误!未定义书签。 １．2研究的主要内容错误!未定义书签。 第二章总体方案的设计错误!未定义书签。 2.1原始参数的选定错误!未定义书签。 2.2原理性方案设计错误!未定义书签。 2.3 结构的设计错误!未定义书签。 2.4 确定设计方案错误!未定义书签。 第三章中心曲柄连杆机构的设计错误!未定义书签。 3．1 气缸内的作用力分析错误!未定义书签。 3．２惯性力的计算错误!未定义书签。 第四章活塞以及连杆组件的设计错误!未定义书签。 4.1 设计活塞组件错误!未定义书签。 4.2 设计活塞销错误!未定义书签。 ４.３活塞销座错误!未定义书签。 ４.4 连杆的设计错误!未定义书签。 第五章曲轴的设计错误!未定义书签。 5.１曲轴的材料的选择错误!未定义书签。 ５.2 确定曲轴的主要尺寸和结构细节错误!未定义书签。第六章曲柄连杆机构的创建错误!未定义书签。 6.１活塞的创建错误!未定义书签。 ６.２连杆的创建错误!未定义书签。 ６．3 曲轴的创建错误!未定义书签。 6．4 曲柄连杆机构其它零件的创建错误!未定义书签。 第七章活塞及连杆的装配错误!未定义书签。 ７．１添加活塞组件错误!未定义书签。 7．２添加连杆体组件错误!未定义书签。 7.3曲轴连杆的连接错误!未定义书签。
大作业（一） 平面连杆机构的运动分析 班级： 姓名：姓名：姓名： 指导教师： 完成日期：
一、题目及原始数据 、平面连杆机构的运动分析题目： 如图所示，为一平面六杆机构。设已知各构件的尺寸如表 所示，又知原动 件1以等角速度1ω= 1rad/s 沿逆时针方向回转，试求各从动件的角位移、角速 度及角加速度以及位移E 点的位移、速度及加速度的变化情况。 表 平面六杆机构的尺寸参数 2'l =65mm,G x =,G y = 题 号 1l 2l 3l 4l 5l 6l α A B C 1-A 25 60° 1l = 1l =24 1l = 要求每组（每三人为一组，每人一题）至少打印一份源程序，每个同学计 算出原动件从 0o到 360o时（计算点数 N=36）所要求各运动变量的大小，并绘出各组应的运动线图以及 E 点的轨迹曲线。 图
v1.0 可编辑可修改 二、平面连杆机构运动分析方程 、位移方程： 4312l4cos cos l1cos 0h θθθ--= 43311l4sin s sin l1sin 0h θθθ+--= 43l4cos l3cos s c 0θθ+-?= 43l4sin l3 sin h 0θθ+-= []3 43c v v ωω 、速度方程： 34333 4331434 3 cos l4sin s sin 0sin l4cos s cos 0V 0l4sin l3sin 10 l4cos l3cos 0θθθθ θθθθθθ--????? ?=??---???? []211V l1sin l1cos 00θθ=- []3343V c v v ωω= 3V V1\V2= 、加速度方程： 3344333333 4433333 111443344 33 sin 14cos v sin s cos 014sin ?v cos s sin 0014cos 13cos 00 14sin 13sin 0A ωθωθθωθω ωθθωθωθωθωθωθ+????--+? ?=?????? []112343c A =v v ωω 11111112A A A =? []1211A l1cos l1sin 00θθ=-- 11112A A A =+
第二章平面连杆机构 案例导入：通过雷达天线、汽车雨刮器、搅拌机等实际应用的机构分析引入四杆机构的概念，介绍四杆机构的组成、基本形式和工作特性。 第一节铰链四杆机构 一、铰链四杆机构的组成和基本形式 1. 铰链四杆机构的组成 如图1-14所示，铰链四杆机构是由转动副将各构件的头尾联接起的封闭四杆系统， 并使其中一个构件固定而组成。被固定件4称为机架，与机架直接铰接的两个构件1和3称为连架杆，不直接与机架铰接的构件2称为连杆。连架杆如果能作整圈运动就称为 曲柄，否则就称为摇杆。 2. 铰链四杆机构的类型 铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式的不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲 柄机构和双摇杆机构三种基本形式。 (1) 曲柄摇杆机构。在铰链四杆机构中，如果有一个 连架杆做循环的整周运动而另一连架杆作摇动，则该机构称为曲柄摇杆机构。如图2-1所示曲柄摇杆机构，是雷达天线调整机构的原理图，机构由构件AB、BC、固连有天线 的CD及机架DA组成，构件AB可作整圈的转动，成曲柄；天线3作为机构的另一连架杆可作一定范围的摆动，成摇杆；随着曲柄的缓缓转动，天线仰角得到改变。如图2-2 所示汽车刮雨器，随着电动机带着曲柄AB转动，刮雨胶与摇杆CD 一起摆动，完成刮雨功能。如图2-3所示搅拌器，随电动机带曲柄AB转动，搅拌爪与连杆一起作往复的摆动，爪端点E作轨迹为椭圆的运动，实现搅拌功能。 (2) 双曲柄机构。在铰链四杆机构中， 两个连架杆均能做整周的运动，则该机构称为双曲柄机 构。如图2-4所示惯性筛的 图2-4惯性筛工作机构
工作机构原理，是双曲柄机构的应用实例。由于从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同， 故当主动曲柄1匀速回转一周时，从动曲柄3作变速回转一周，机构利用这一特点使筛 子6作加速往复运动，提高了工作性能。当两曲柄的长度相等且平行布置时，成了平行双曲柄机构，如图2-5a)所示为正平行双曲柄机构，其特点是两曲柄转向相同和转速相等及连杆作平动，因而应用广泛。火车驱动轮联动机构利用了同向等速的特点；路灯检修车的载人升斗利用了平动的特点，如图2-6a、b)所示。如图2-5b)为逆平行双曲柄机构， 具有两曲柄反向不等速的特点，车门的启闭机构利用了两曲柄反向转动的特点，如图2-6c) 所示。 (3) 双摇杆机构。两根连架杆均只能在不足一周的范围内运动的铰链四杆机构称为双摇杆机构。如图2-7 所示为港口用起重机吊臂结构原理。其中，ABCD构 成双摇杆机构，AD为机架，在主动摇杆AB的驱动下，随着机构的运动连杆BC的外伸端点M获得近似直线的水平运动，使吊重Q能作水平移动而大大节省了移动吊重所需要的功率。图2-8所示为电风扇摇头 机构原理，电动机外壳作为其中的一根摇杆AB，蜗 轮作为连杆BC,构成双摇杆机构ABCD。蜗杆随扇叶同轴转b) 图2-5平行双曲柄机构 图2-6 平行双曲柄机构的应用
第二章平面连杆机构
第二章平面连杆机构 1.平面连杆机构是各构件都是用平面低副（回转副和移动副）联接起来的机构。又称平面低副机构。 2.铰链四杆机构是全部用转动副相连的平面四杆机构。 3.铰链四杆机构可分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 4.曲柄滑块机构是改变曲柄摇杆机构中摇杆尺寸为无穷大时形成的。 5.连杆机构中，传动角和压力角之和为__90 _。 6.连杆机构中，传动角越大，机构传动能力越好。 7.所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机构。 8.设计连杆机构时,为了具有良好的传动性能,应使压力角小、传动角大。 9.取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整转副，得到曲柄摇杆机构。 10.取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，得到双曲柄机构。
11.取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，得到双摇杆机构。 12.平面四杆机构中，如存在急回运动特性，则其行程速比系数Ａ。 A、K＞1 B、K＝1 C、K＜1 D、K＝0 13.在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件，且Ｂ处于共线位置时，机构处于死点位置。 A、曲柄与机架 B、曲柄与连杆 C、连杆与摇杆 D、连杆与机架 14.曲柄摇杆机构的急回运动特性系数K=1.5，则极位夹角是 C 。 A、o15=θ B、o36=θ C、o24=θ 15.某机构中，需要将原动机的回转运动转化为直线往复运动，应选 D 机构。 A、双曲柄机构 B、摆动导杆机构 C、双摇杆机构 D、曲柄滑块机构 16.平面四杆机构工作时，其传动角Ｃ。 A、始终为９０? B、始终为０? C、是变化值 D、为４５? 17.说明什么是曲柄摇杆机构的死点位置？它对机构有何影响？
一、填空题： 1．平面连杆机构是由一些刚性构件用低副连接组成的。 2．由四个构件通过低副联接而成的机构成为四杆机构。 3．在铰链四杆机构中，运动副全部是转动副。 4．在铰链四杆机构中，能作整周连续回转的连架杆称为曲柄。 5．在铰链四杆机构中，只能摆动的连架杆称为摇杆。 6．在铰链四杆机构中，与连架杆相连的构件称为连杆。 7．某些平面连杆机构具有急回特性。从动件的急回性质一般用行程速度变化系数表示。 8．对心曲柄滑快机构无急回特性。9．偏置曲柄滑快机构有急回特性。 10．对于原动件作匀速定轴转动，从动件相对机架作往复运动的连杆机构，是否有急回特性，取决于机构的极位夹角是否大于零。 11．机构处于死点时，其传动角等于０。12．机构的压力角越小对传动越有利。 13．曲柄滑快机构，当取滑块为原动件时，可能有死点。 14．机构处在死点时，其压力角等于９０o。 15．平面连杆机构，至少需要４个构件。 二、判断题： 1．平面连杆机构中，至少有一个连杆。（√） 2．平面连杆机构中，最少需要三个构件。（×） 3．平面连杆机构可利用急回特性，缩短非生产时间，提高生产率。（√） 4．平面连杆机构中，极位夹角θ越大，K值越大，急回运动的性质也越显著。（√） 5．有死点的机构不能产生运动。（×） 6．机构的压力角越大，传力越费劲，传动效率越低。（√） 7．曲柄摇杆机构中，曲柄为最短杆。（√） 8．双曲柄机构中，曲柄一定是最短杆。（×） 9．平面连杆机构中，可利用飞轮的惯性，使机构通过死点位置。（√） 10．平面连杆机构中，压力角的余角称为传动角。（√） 11．机构运转时，压力角是变化的。（√） 三、选择题： 1．铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和 A 其他两杆之和。 A <=； B >=； C > 。 2．铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和，而充分条件是取 A 为机架。 A 最短杆或最短杆相邻边； B 最长杆； C 最短杆的对边。3．铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以B 为机架时，有两个曲柄。 A 最短杆相邻边； B 最短杆； C 最短杆对边。 4．铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以 A 为机架时，有一个曲柄。 A 最短杆相邻边； B 最短杆； C 最短杆对边。 5．铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以 C 为机架时，无曲柄。 A 最短杆相邻边； B 最短杆； C 最短杆对边。 6．铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和 B 其余两杆长度之和，就一定是双摇杆机构。 A <； B >； C = 。 7．一曲柄摇杆机构，若曲柄与连杆处于共线位置。则当 C 为原动件时，称为机构的死点位置。 A 曲柄； B 连杆； C 摇杆。 8．一曲柄摇杆机构，若曲柄与连杆处于共线位置。则当 A 为原动件时，称为机构的极限位置。
第二章平面连杆机构 案例导入:通过雷达天线、汽车雨刮器、搅拌机等实际应用得机构分析引入四杆机构得概念,介绍四杆机构得组成、基本形式与工作特性。 第一节铰链四杆机构 一、铰链四杆机构得组成与基本形式 1、铰链四杆机构得组成 如图1-14所示,铰链四杆机构就是由转动副将各构件得头尾联接起得封闭四杆系统,并使其中一个构件固定而组成。被固定件4称为机架,与机架直接铰接得两个构件1与3称为连架杆,不直接与机架铰接得构件2称为连杆。连架杆如果能作整圈运动就称为曲柄,否则就称为摇杆。 2、铰链四杆机构得类型 铰链四杆机构根据其两个连架杆得运动形式得不同,可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构与双摇杆机构三种基本形式。 (1)曲柄 摇杆机构。在 铰链四杆机构 中,如果有一 个连架杆做循 环得整周运动 而另一连架杆 作摇动,则该 机构称为曲柄图2-1 雷达天线调整机构图2-2 汽车雨刮器图2-3 搅拌机 摇杆机构。如 图2-1所示曲柄摇杆机构,就是雷达天线调整机构得原理图,机构由构件AB、BC、固连有天线得CD及机架DA组成,构件AB可作整圈得转动,成曲柄;天线3作为机构得另一连架杆可作一定范围得摆动,成摇杆;随着曲柄得缓缓转动,天线仰角得到改变。如图2-2所示汽车刮雨器,随着电动机带着曲柄AB转动,刮雨胶与摇杆CD一起摆动,完成刮雨功能。如图2-3所示搅拌器,随电动机带曲柄AB转动,搅拌爪与连杆一起作往复得摆动,爪端点E 作轨迹为椭圆得运动,实现搅拌功能。 图2-4 惯性筛工作机构
(2)双曲柄机构。在铰链四杆机构中,两个连架杆均能做整周得运动,则该机构称为双曲柄机构。如图2-4所示惯性筛得工作机构原理,就是双曲柄机构得应用实例。由于从动曲柄3与主动曲柄1得长度不同,故当主 动曲柄1匀速回 转一周时,从动 曲柄3作变速回 转一周,机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动,提高了工作性能。当两曲柄得长度相等且平行布置时,成了平行双曲柄机构,如图2-5a)所 示为正平行双曲柄 机构,其特点就是两曲柄转向相同与转速相等及连杆作平动,因而应用广泛。火车驱动轮联动机构利用了同向等速得特点;路灯检修车得载人升斗利用了平动得特点,如图2-6a 、b)所示。如图2-5b) 为逆平行双曲柄机构,具有两曲柄反向不等速得特点,车门得启闭机构利用了两曲柄反向转动得特点,如图2-6c)所示。 (3)双摇杆机构。两根连架杆均只能在不足一周得范围内运动得铰链四杆机构称为双摇杆机构。如图2-7所示为港口用起重机吊臂结构原理。其中,ABCD 构成双摇杆机构,AD 为机架,在主动摇杆AB 得驱动下,随着机构得运动连杆BC 得外伸端点M 获得近似直线得水平运动,使吊重Q 能作水平移动而大大节省了移动吊重所需要得功率。图2-8所示为电风扇摇头机构原理,电动机外壳作为其中得一根摇杆AB,蜗轮作为连杆BC,构成双摇杆机构ABCD 。蜗杆随扇叶同轴转动,带动BC 作为主动件绕C 点摆动,使摇杆AB 带电动机及扇叶一起摆动,实现一台电动机同时驱动扇叶与摇头机构。图2-9所示得汽车偏转车轮转向机构采用了等腰梯形双摇杆机构。该机构得两根摇杆AB 、CD 就是等长得,适当选择两摇杆得长度,可以使汽车在转弯时两转向轮轴线近似 相交于其它两轮轴线延长线某点P,汽车整车绕瞬时中心P 点转动,获得各轮子相对于地面作近似得纯滚动,以减少转弯时轮胎得磨损。 图2-7 起重机吊臂结构原理 图2-5 平行双曲柄机构 图2-6 平行双曲柄机构得应用 图2-9 汽车转向机构 图2-8 电风扇摇头机构