第七讲 平面四杆机构的基本型式
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平面四杆机构是一种常见的机械结构,由四个连杆组成,可以实现转动和传递力量。
根据其连杆排列方式和运动特点,平面四杆机构可以分为以下几种基本类型:
四杆平行机构:四个连杆平行排列的机构,常见的形式是平行四边形。
四杆平行机构具有简单结构和稳定性好的特点,在工程和机械设计中广泛应用。
四杆平行滑块机构:四个连杆中有一个是滑块,可以在平面内作直线运动。
这种机构常见的应用是在平面上实现直线运动,如印刷机的工作台。
四杆旋转机构:四个连杆可以围绕一个固定点旋转,形成一个封闭的轨迹。
这种机构常见的形式是摇杆机构或曲柄摇杆机构,常用于发动机的活塞运动转化为旋转运动。
四杆转动滑块机构:四个连杆中有一个是滑块,可以在平面内作转动运动。
这种机构常见的应用是实现旋转运动和直线运动的转换,如某些机床的进给机构。
这些基本类型的平面四杆机构都具有不同的运动特点和应用场景。
根据具体的工程需求和设计要求,可以选择合适的平面四杆机构类型,并进行优化和改进,以满足特定的运动和力学要求。
第三讲课题:§3-1 平面四杆机构的基本类型及其演化教学目的:理解平面四杆机构的各种类型及其应用。
教学重点: 铰链四杆机构类型及其演化,理解曲柄存在条件。
教学难点:导杆机构教学方法:课堂演示、多媒体教学互动:每个知识点后提问或讨论。
教学安排:§3-1 平面四杆机构的基本类型及其演化复习旧课:机构组成,运动副,运动简图等。
平面连杆机构是常用的低副机构,其中以由四个构件组成的四杆机构应用最广泛,而且是组成多杆机构的基础。
因此本章着重讨论四杆机构的基本类型、性质及常用设计方法。
一、四杆机构的类型1.曲柄摇杆机构两连架杆一为曲柄,一为摇杆。
功能:将等速转动转换为变速摆动或将摆动转换为连续转动。
应用:雷达天线机构、缝纫机踏板机构。
2.双曲柄机构两连架杆都为曲柄功能:将等速转动转换为等速同向、不等速同向、不等速反向转动。
应用:惯性筛机构若两曲柄的长度相等,连杆与机架的长度也相等,则该机构称为平行双曲柄机构。
如铲斗机构还有反平行四边形机构,例:公共汽车车门启闭机构3.双摇杆机构两连架杆都为摇杆功能:一种摆动转换为另一种摆动。
应用:鹤式起重机、飞机起落架二、铰链四杆机构的曲柄存在条件证明:结论:铰链四杆机构存在一个曲柄的条件是:1.最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和2.曲柄为最短杆。
铰链四杆机构存在曲柄的条件是:1.最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和2.机架或连架杆为最短杆。
三、四杆机构类型判别否Lmax+Lmin< L' +L"是不可能有曲柄可能有曲柄最短杆对边最短杆最短杆邻边双摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构四、铰链四杆机构的演化1.曲柄滑块机构2.偏心轮机构3.导杆机构①摆动导杆机构(牛头刨床)②转动导杆机构③移动导杆机构4.摇块机构小结:本次课主要熟悉四杆机构的各种类型,了解它们的应用作业:预习下次课内容。
平面四杆机构的基本形式及其演变提问:请试举几个生活与工程中的四杆机构的实例基本类型:铰链四杆机构(均为转动副)一、铰链四杆机构的基本形式及应用1、组成:机架:固定不动的构件曲柄:相对机架可作整周旋转连架杆:与机架相连的构件摇杆:只能在某一角度内摆动连杆:不与机架相连的构件2、分类:曲柄摇杆机构特征:曲柄加摇杆功用:(1)将曲柄的转动转换为摇杆的摆动(曲柄为主动件)(2)将摇杆的摆动转换为曲柄的转动(摇杆为主动件)例:雷达天线、搅拌机、剪切机(1);缝纫机踏板机构(2)双曲柄机构特征:两个曲柄功用:将等速转动变为不等速同向、等速同向或不等速反向等转动。
特例:A、平行四边形机构特征:两相对构件等长且平行,呈平行四边形;两曲柄同速同向运动,连杆做平动。
实例:摄影平台、火车轮、天平等注意:平行四边形机构在共线位置出现运动不确定,两曲柄有可能反向旋转,所以采用两组机构错开排列,如火车轮。
B、反平行四边形机构特征:两相对构件等长,但机架与连杆不平行;两曲柄做反向不等速转动。
实例:车门开闭机构例:惯性筛(变速);旋转式叶片泵、平台升降机构(同向同速);车门开关机构(等速反向)双摇杆机构特征:两个摇杆功用:将一种摆动转换为另一种摆动实例:造型翻箱、起重机变幅机构、飞机起落架、汽车转向机构*注意分析各类四杆机构的运动传递关系和各构件的动作二、铰链四杆机构的演化型式(1) 改变构件的形状和运动尺寸(2)改变运动副的尺寸偏心轮机构(3)选不同的构件为机架曲柄滑块机构导杆机构(摆动、转动)应用实例:压力机、内燃机应用实例:牛头刨床31 2B31 2B对心曲柄滑块机构双滑块机构正弦机构偏心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄摇块机构直动滑杆机构应用实例:货车自卸机构应用实例:手摇唧筒。
平面四杆机构的三种基本类型
1.平面四杆机构的基本类型
平面四杆机构是机械驱动系统中的一种常见结构,相对于其他机构而言,它具有简单结构,容易制造、安装和维护等特点,可以满足不同的机械驱动需求。
平面四杆机构可以分为三大类:摆动运动的活动类四杆机构、运动类四杆机构以及悬臂类四杆机构。
(1)摆动运动的活动类四杆机构
摆动运动的活动类四杆机构是一种典型的四杆机构,它具有一个主动类似于摆动运动的活动部件,一个棍杆组成,它一端连接固定在机械设备上的活动部件,另一端连接执行器,它可以通过输入信号来控制四杆机构的运动方向和速度。
(2)运动类四杆机构
运动类四杆机构是一种典型的四杆机构,它由一个主杆、两个连接杆、一个活动杆和一个联动机构组成,它可以实现前后、左右运动,可以通过改变运动方向和速度,来达到控制任务的目的。
(3)悬臂类四杆机构
悬臂类四杆机构是一种新型的四杆机构,它的结构类似悬臂梁,由一个主杆、两个连接杆、一个支点和一个活动杆组成,它可以实现前后、左右悬臂运动,可以通过改变运动方向和速度,来达到控制任务的目的。
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5.2平面四杆机构的基本型式及其演化5.2.1平面四杆机构的基本型式全部由转动副连接所形成的平面四杆机构是平面四杆机构的基本型式,又称铰链四杆机构。
【点击链接铰链四杆机构的运动简图动画】四杆机构的运动简图三维动画【点击开始播放该影片】图5.1中,AD为机架,AB、CD与机架组成运动副称为连架杆,BC 不与机架直接相连而作平面一般运动,称为连杆。
在连架杆中,相对于机架作整周回转的称为曲柄,只能在一定范围内摆动的称为摇杆。
通过改变铰链四杆机构的各杆长度,铰链四杆机构又可以区分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、平行四边形机构、反平行四边形机构和双摇杆机构。
5.2.2平面四杆机构的演化除了铰链四杆机构之外,还有许多其他型式的平面四杆机构。
可以认为,这些型式的平面四杆机构是铰链四杆机构通过改变构件的形状与尺寸、改变运动副的尺寸、互换运动副元素和选择不同构件作机架而形成的。
图5.7、图5.8中的部分机构如下图所示,它们是改变构件尺寸的结果(一个或两个杆长→∞)。
改变运动副的尺寸,下图是改变运动副尺寸的结果。
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