第3章平面连杆机构F2

1、契贝谢夫四足机器人契贝谢夫四足机器人（动画） 它是利用连杆曲线特性，当一对角足运动处在曲线的直线段时则着地 静止不动，而另一对角足则处在曲线段作迈足运动，从而可实现类似动物 的足行运动。 连杆机构是一种应用十分广泛的机构，人造 卫星太阳能板的展开机构，机械手的传动机构， 折叠伞的收放机构以及人体假肢等等，都是连杆 机构。 铰链四杆机构、曲柄滑块机构、导杆机构是 最常见的连杆机构型式。 第第3章章 平面连杆机构平面连杆机构 l 连杆机构常用其所含的杆数而命名，故有四 杆机构、六杆机构等。 故此类机构统称为连杆机构。 此类机构的共同特点： l 机构的原动件1和从动件3的运动都需要经过 连杆2来传动

2、。 l 机构中的运动副一般均为低副。 故此类机构也称低副机构。 l 连杆机构中的构件多呈现杆的形状 故常称构件为杆。 l 平面连杆机构中最简单、应用最广的是四杆机 构，其他多杆机构都是在它的基础上扩充而成的， 本章重点讨论四杆机构及其设计。 空间连杆机构空间连杆机构平面连杆机构平面连杆机构 第第3 3章章 平面连杆机构平面连杆机构 连杆机构：连杆机构：(低副机构低副机构) 若干刚性构件通过低副联接而成的机构。若干刚性构件通过低副联接而成的机构。 平面连杆机构平面连杆机构 (所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动所有构件均在同一平面或相互平行的平面内运动) 平面四杆机构平面四杆机构 铰链四杆

3、机构铰链四杆机构 第第3 3章章 平面连杆机构平面连杆机构 基本内容：基本内容： 3.1 平面连杆机构的类型、应用和演化 3.2 平面四杆机构的基本特性 3.3 平面连杆机构的设计 重点重点： 平面连杆机构的基本类型、演化和基本平面连杆机构的基本类型、演化和基本 特性特性 平面连杆机构的优点平面连杆机构的优点 1 1、平面连杆机构属于低副机构，运动副为面接触，、平面连杆机构属于低副机构，运动副为面接触， 压强小，承载能力大，耐冲击，并且便于润滑，磨压强小，承载能力大，耐冲击，并且便于润滑，磨 损小。损小。 2 2、其运动副元素多为平、其运动副元素多为平 面或圆柱面，制造比较容面或圆柱面，制造比

4、较容 易，而且靠其本身的几何易，而且靠其本身的几何 封闭来保证构件运动，结封闭来保证构件运动，结 构简单，工作可靠。构简单，工作可靠。 3 3、可以实现不同的运动规、可以实现不同的运动规 律和轨迹要求。律和轨迹要求。 平面连杆机构的缺点平面连杆机构的缺点 、有一个作平面一般运动的构件、有一个作平面一般运动的构件(连杆连杆)， 高速运动时的惯性力难以平衡，不易用于高高速运动时的惯性力难以平衡，不易用于高 速机器；速机器； 、运动链较长，传动精度低；、运动链较长，传动精度低； 、精确精确实现给定运动规律或实现给定运动规律或运动运动轨迹的设轨迹的设 计较为困难。计较为困难。 常用作执行机构：牛头刨床

5、的主机构、内燃常用作执行机构：牛头刨床的主机构、内燃 机与压缩机的主机构、游梁式抽油机主机构机与压缩机的主机构、游梁式抽油机主机构 等。等。 内燃机的内燃机的主主机构机构 缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构 牛头刨床牛头刨床的的主主机构机构 用于受力较大的挖掘机，破碎机用于受力较大的挖掘机，破碎机 用于实现各种不同的运动规律要求用于实现各种不同的运动规律要求 搅拌机构 3.1 平面连杆机构的类型、应用和演化平面连杆机构的类型、应用和演化 连架杆连架杆：与机架用转动副相连接的与机架用转动副相连接的构件构件 连架杆连架杆 机架机架 连架杆连架杆 连杆连杆 能绕机架转动副中心作整周转动的能绕机架转动副中心

6、作整周转动的连架杆连架杆 仅能在小于仅能在小于360 的某一角度内摆动的某一角度内摆动的的连架杆连架杆 曲柄曲柄 摇杆摇杆 连架杆连架杆 机架机架：固定不动的构件：固定不动的构件 连杆连杆：不直接与机架相连的构件：不直接与机架相连的构件（作平面一般运动）（作平面一般运动） 周转副周转副(整周转动副整周转动副) 摆转副摆转副 铰链四杆机构铰链四杆机构 3.1.1 连杆机构的基本形式连杆机构的基本形式 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 平面铰链四杆机构的两个连架杆一个为曲柄，另平面铰链四杆机构的两个连架杆一个为曲柄，另 一个为摇杆的机构一个为摇杆的机构 曲柄的连续转动曲柄的连续转动 摇杆的连续往复摆动摇杆

7、的连续往复摆动 曲柄摇杆机构的应用曲柄摇杆机构的应用 抽油机 曲柄摇杆机构的应用曲柄摇杆机构的应用 牛头刨床横向自动 进给机构 调整雷达天线仰角 的曲柄摇杆机构 3.1.2 由曲柄摇杆机构改变机架得到的机构由曲柄摇杆机构改变机架得到的机构 1、双曲柄机构 两连架杆均为曲柄 的铰链四杆机构 主动件匀速转动主动件匀速转动 从动件变速转动从动件变速转动 曲柄摇杆机构中的曲柄 （最短杆）为机架 应用 旋转式水泵 筛料机构 特殊形式： 平行双曲柄机构平行双曲柄机构(平行四杆机构, 平行四边形机构) 相对两杆平行且相等的双曲柄机构 两曲柄等速同向转动，连杆则作平移运动 蒸汽机车驱动轮联动机构蒸汽机车驱动轮

8、联动机构 摄影升降机构摄影升降机构 耕地耕地 料斗料斗 D C A B 播种机料斗机构播种机料斗机构天平天平 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 -车门开闭机构车门开闭机构 反平行四边形机构反平行四边形机构 在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相 等，但不平行等，但不平行(BC(BC与与AD)AD)，两曲柄转向相，两曲柄转向相 反（反（ABAB与与CDCD），称为反平行四边形机构。），称为反平行四边形机构。 平行四边形机构，连杆与曲柄共线时平行四边形机构，连杆与曲柄共线时( (四四 个铰链中心处于同一直线上个铰链中心处于同一直线上) ) ，从动曲

9、柄，从动曲柄 可能向正反两个方向转动，机构运动不确可能向正反两个方向转动，机构运动不确 定，平行四边形机构可能变成反平行四边定，平行四边形机构可能变成反平行四边 形机构形机构。 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 F AE D G B C A B E F D C G 平行四边形机构在连杆与曲柄平行四边形机构在连杆与曲柄 共线位置出现运动不确定共线位置出现运动不确定 火车轮火车轮 消除运动不确定状态：消除运动不确定状态： 惯性惯性(飞轮飞轮)、虚约束虚约束、错开角度的多套机构错开角度的多套机构等等 2 2、双摇杆机构、双摇杆机构 两连架杆均为摇杆的 铰链四杆机构 曲柄摇杆机构中

10、的摇杆 (最短杆的对边)为机架 摇杆的连续往复摆动摇杆的连续往复摆动 摇杆的连续往复摆动摇杆的连续往复摆动 1，3-摇杆 2-连杆 3-固定架 鹤式起重机鹤式起重机 自动铸件翻转台自动铸件翻转台 两摇杆长度相等的双摇 杆机构-等腰梯形机构 等腰梯形机构 轮式车辆的前轮转向机构 车子转弯时，与前 轮轴固联的两个摇 杆的摆角和不等。 如果在任意位置都 能使两前轮轴线的 交点P落在后轮轴 线的延长线上，则 当整个车身绕P点 转动时，四个车轮 都能在地面上纯滚 动，避免轮胎因滑 动而损伤 基本式四杆机构的应用 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构 平面连杆机构平面连杆机

11、构 铰链四杆机构铰链四杆机构 四杆机构四杆机构 连杆机构的基本形式连杆机构的基本形式 A B C D 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 铰链四杆机构的铰链四杆机构的演化演化 取不同构件作机架取不同构件作机架 转动副转化为移动副转动副转化为移动副 改变杆件相对长度改变杆件相对长度 可得到铰链四杆机构的可得到铰链四杆机构的 其他演化型式。其他演化型式。 3.1.3 3.1.3 曲柄曲柄滑滑块机构块机构 偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 转动副转化为移动副转动副转化为移动副 半径增至无穷大半径增至无穷大 偏心距

12、偏心距e=0 (导路延长线不通过曲柄的转动中心导路延长线不通过曲柄的转动中心) (导路延长线通过曲柄的转动中心导路延长线通过曲柄的转动中心) 转动副转化为移动副转动副转化为移动副 导路延长线是否通过曲柄的转动中心导路延长线是否通过曲柄的转动中心 应用：活塞式内燃机、空气压缩机、泥浆泵、冲床等机械应用：活塞式内燃机、空气压缩机、泥浆泵、冲床等机械 3.1.4 由曲柄滑块机构改变机架得到的机构由曲柄滑块机构改变机架得到的机构 以曲柄滑块机构中不同构件为机架时，可 使其演化为： 1.导杆机构 改变曲柄滑块机构中 的固定构件 杆1(原曲柄)为固定构 件 = 导杆机构 杆2为曲柄，杆4为导 杆，滑块3相

13、对导杆滑 动并一起绕A点转动。 转动导杆机构转动导杆机构 曲柄曲柄BC机架机架AB 导杆可整周回转 摆动导杆机构摆动导杆机构 曲柄曲柄BC机架机架AB 导杆往复摆动 导杆机构具有很好的传力性能，常用于导杆机构具有很好的传力性能，常用于牛头刨床、牛头刨床、 转动活塞式发动机、转动活塞式发动机、插床、回转式油泵插床、回转式油泵 牛头刨床的牛头刨床的主主机构机构 摆动导杆机构摆动导杆机构(BCAB) 小型小型 作者：潘存云教授 应用实例应用实例 B 2 3 4 C 1 A 自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构 应用实例应用实例 B 3 4 C 1 A 2 应用实例应用实例 4A 1 B 2 3 C 应用

14、实例应用实例 1 3 C 4 A B 2 A 1 C 2 3 4 B 、摇块机构、摇块机构 曲柄滑块机构中曲柄滑块机构中 杆杆2(原连杆原连杆)为固定构件为固定构件 摇块机构摇块机构 (摆动滑块机构摆动滑块机构) 、定块机构（移动导杆机构） 曲柄滑块机构中，块3(原滑块)为固定构件 =定块机构(固定滑块机构、移动导杆机构) 作者：潘存云教授 曲柄摇杆机构两个转动副转变曲柄摇杆机构两个转动副转变 成移动副，或曲柄滑块机构一个转动副转变成移动副成移动副，或曲柄滑块机构一个转动副转变成移动副 偏心曲柄滑块机构偏心曲柄滑块机构 对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄

15、滑块机构 双滑块机构双滑块机构 正弦机构正弦机构 s =l sin l 3.1.5 双滑块机构双滑块机构 缝纫机针杆机构缝纫机针杆机构 正弦机构应用 从动件3的位移与原动件转角的正弦成正比 转动副移动副 转动副移动副 转动副转动副A移动副（杆移动副（杆 块）块） 椭圆仪：椭圆仪： 当滑块当滑块1 1和和3 3沿机架的十字槽滑动时，沿机架的十字槽滑动时， 连杆连杆2 2上的各点便描绘出长、短径不同的椭圆上的各点便描绘出长、短径不同的椭圆 双滑块机构双滑块机构 摇块机构转动副摇块机构转动副A变成变成 移动副（杆移动副（杆 块）块） 机构主动件机构主动件1与从动件与从动件 3具有相等的角速度具有相等

16、的角速度 扩大运动副尺寸扩大运动副尺寸 偏心轮机构 杆杆1为圆盘，其几何中心为为圆盘，其几何中心为B。运动时该圆盘绕偏心。运动时该圆盘绕偏心 A转动，故称偏心轮。转动，故称偏心轮。A、B间距离间距离e称为偏心距称为偏心距 偏心轮是回转副偏心轮是回转副B扩大到包括回转副扩大到包括回转副A而形成的，而形成的， 偏心距偏心距e即是曲柄的长度。即是曲柄的长度。 并非新的机构类型并非新的机构类型 曲柄较短时，通常做成偏心轮曲柄较短时，通常做成偏心轮 增大轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度增大轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度 广泛应用于传力较大的剪床、冲床、广泛应用于传力较大的剪床、冲床、颚颚式破碎式破

17、碎 机、内燃机等机械中机、内燃机等机械中 多杆机构 几个四杆机构组成几个四杆机构组成 多杆机构多杆机构 惯性筛驱动机构惯性筛驱动机构 两个四杆机构组成两个四杆机构组成 六杆机构六杆机构 原动曲柄原动曲柄2、连杆、连杆3 、 从动曲柄从动曲柄4和机架和机架1 组成双曲柄机构组成双曲柄机构 曲柄曲柄4(原动件原动件)、连、连 杆杆5 、滑块、滑块6(筛子筛子) 和机架和机架1组成曲柄滑组成曲柄滑 块机构块机构 牛头刨床的牛头刨床的主主机构机构 转动导杆机构转动导杆机构 小型小型 导杆机构具有很好的传力性能，常用于导杆机构具有很好的传力性能，常用于牛头刨床、牛头刨床、 转动活塞式发动机、转动活塞式发

18、动机、插床、回转式油泵插床、回转式油泵 牛头刨床的牛头刨床的主主机构机构 摆动导杆机构摆动导杆机构(BCAB) 小型小型 有些多杆机构不是全由 四杆机构组成的 牛头刨床的牛头刨床的主主机构机构 摆动导杆机构摆动导杆机构 锯木机机构不能分解 成三个四杆机构 绘机构简图绘机构简图 构件3带横孔，3与4相对转动 lAB=120mm, lAC=400mm 1、分析机构 2、作图 选比例尺： l =0.02 绘图：AC B l4=lAC/l =0.4/0.02=20mm l1=lAB/l =0.12/0.02=6mm 3、标注： 构件、运动副、机架、原动件等 注意：机械制图比例尺 分子、分母不同；无单位

19、 )( )( mm m l 图上长度 实际长度 )( )( mm mm 实际长度 图上长度 3-2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 讨论平面四杆机构存在曲柄的条件及其传递运动、动力讨论平面四杆机构存在曲柄的条件及其传递运动、动力 的基本特性的基本特性 1. 1. 有广义曲柄的条件有广义曲柄的条件 2. 2. 急回特性和行程速比系数急回特性和行程速比系数 3. 3. 压力角和传动角压力角和传动角 4. 4. 死点死点 5 5运动的连续性运动的连续性 1. 1. 有广义曲柄的条件有广义曲柄的条件 两构件能相对转动 360 的转动副称为整转 副(整周转动副) 曲柄曲柄-能绕机架整周转动

20、的构件能绕机架整周转动的构件 （与机架构成整转副） 广义曲柄广义曲柄-两个转动副都是整周转动副的两个转动副都是整周转动副的 构件构件 只有存在“广义曲柄”，才能演化成其他 类型的铰链四杆机构， 广义曲柄存在的条件广义曲柄存在的条件 铰链四杆机构 A、B为整周转动副的 条件是构件1上的B点 能够通过B1和B2点 形成三角形三角形B1DC1和 三角形三角形B2DC2 1423 1432 llll llll 3214 llll 4213 4312 llll llll 41 31 21 ll ll ll 铰链四杆机构中最短构件与最长构件的长最短构件与最长构件的长 度和不大于其余两构件的长度之和度和不大

21、于其余两构件的长度之和，则最 短构件为广义曲柄。 存在广义曲柄的铰链四杆机构： 取广义曲柄的邻边为机架曲柄摇杆机构 取广义曲柄的对边为机架双摇杆机构 取广义曲柄为机架双曲柄机构 若不存在广义曲柄，不论取那个构件为机 架，都为双摇杆机构。 是否满足是否满足杆长条件杆长条件，取何构件为机架，取何构件为机架 试根据图中注明的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。 2. 急回特性和行程速比系数急回特性和行程速比系数 设曲柄匀速转动，抽油 机的驴头（连杆机构中 的摇杆）在两个行程中 的平均速度不相等，回 程的平均速度大于工作 行程 曲柄AB转动一周，两次与连杆BC共线 摇

22、杆CD对应的两个位置分别为其左右极限位置 摇杆在两极限位置间的夹角 称为摇杆的摆角 曲柄AB逆时针转动一周 摇杆：右极限位置左极限位置(摆角都是 ) 曲柄对应转角 是否也相等？ 1 = 180 + 2 = 180 - 1 2 曲柄匀速转动 对应的时间 t1 t2 摇杆正反两行程摇杆正反两行程 所用的时间不同所用的时间不同 从动摇杆往复摆 动的快慢不同 回程速度较快 机构的急回特性 摇杆往复摆动平 均速度之比： 行程速比系数 180 180 2 1 1 2 1 1 2 1 1 12 2 12 3 3 t t t CC t CC K 极位夹角极位夹角 ： 曲柄转动一周内连曲柄转动一周内连 杆与曲柄

23、共线时两杆与曲柄共线时两 个位置的夹角个位置的夹角(执行执行 构件处在两极限位构件处在两极限位 置时，主动构件两置时，主动构件两 位置之间的夹角位置之间的夹角) 180 180 2 1 1 2 1 1 2 1 1 12 2 12 3 3 t t t CC t CC K 1 1 180 K K 四杆机构有无急回特性，取决于有无极四杆机构有无急回特性，取决于有无极 位夹角位夹角 。执行构件处在两极限位置时，主执行构件处在两极限位置时，主 动构件两位置之间的夹角动构件两位置之间的夹角 不论是何种机构，只要机构在运行过程不论是何种机构，只要机构在运行过程 中中具有极位夹角具有极位夹角 ，则该机构就具有

24、急回特，则该机构就具有急回特 性性。 角越大，则角越大，则K K值越大，值越大，急回运动特性急回运动特性越越 显著显著 曲柄滑块机构中，曲柄滑块机构中， 原动件原动件AB以以等速转动等速转动 1 0 ,有急回特性。有急回特性。 摆动导杆机构摆动导杆机构 2 1 B2 B1 有急回特性。有急回特性。 0 ,无急回特性。无急回特性。 1 A B 3. 压力角和传动角压力角和传动角 不仅要求连杆机构能实现预定的运动规律， 而且希望运转轻便，效率较高 研究铰链四杆机构传递力时的状态 曲柄主动，摇杆从动曲柄主动，摇杆从动 压力角压力角 -从动件受力方向与受力点的绝对速度从动件受力方向与受力点的绝对速度

25、方向所夹的锐角方向所夹的锐角（不考虑摩擦力、重力和惯性力） 切向力(有效分力) 压力角越小， 有效分力越大 cosFF t sinFFn 对于传力机构，压力角越小越好 法向力 速度方向 传动角传动角 -压力角压力角 的余角的余角 越小，越大，机构传力性能越好；反之，机 构传力越费劲，传动效率越低。 机构的压力角在不同位置不相同。 设计时，校核 最大压力角 不同的机器取 不同的许用值 或 。 max min A C B D vB F F vc a A B 1 3 4 C b 1 2 vc A B C 1 2 1 F F 0 vB3 B1 2 3 1 A C 4 4死点死点 曲柄为从动件，连杆与曲

26、柄共线时，机构传动 角为零，压力角为90 ，连杆加给曲柄的力将 通过铰链中心，不产生力矩，因此不能使曲柄 转动。 死点位置 机构压力角为90 ， 传动角为零的位置 死点位置会使机构的 从动件出现卡死或运 动不确定现象 机构是否有死点位置与机构是否有死点位置与 哪一构件为主动件有关哪一构件为主动件有关 曲柄摇杆机构，当曲柄为主动件时无死点曲柄摇杆机构，当曲柄为主动件时无死点 位置位置; ;当摇杆为主动件时才有死点位置。当摇杆为主动件时才有死点位置。 曲柄滑块机构，当曲柄为主动件时无死点曲柄滑块机构，当曲柄为主动件时无死点 位置位置; ;当滑块当滑块3 3为主动件时有死点位置。为主动件时有死点位置

27、。 当曲柄为从动件时有死点位置当曲柄为从动件时有死点位置 牛头刨床牛头刨床的的主主机构机构 死点位置的克服办法死点位置的克服办法 例：缝纫机借助于带轮的惯性通过死点。例：缝纫机借助于带轮的惯性通过死点。 n（1 1）利用飞轮惯性来克服死点位置）利用飞轮惯性来克服死点位置 蒸汽机车车轮联动机构，左右车轮两组蒸汽机车车轮联动机构，左右车轮两组 曲柄滑块机构中，曲柄曲柄滑块机构中，曲柄ABAB与与ABAB位置错开位置错开。 n（2 2）利用机构错位排列法来克服死点位置。）利用机构错位排列法来克服死点位置。 死点位置的应用死点位置的应用 n钻床快速夹具：钻床快速夹具：利用死点夹紧工件利用死点夹紧工件

28、n反作用力反作用力FN无论多大，也不能使无论多大，也不能使CD杆转动杆转动 死点位置在机构中的作用死点位置在机构中的作用 n飞机起落架机构飞机起落架机构 飞机起落架飞机起落架 运-10：新中国自主研制的第一种大型喷气客机 运-10属于100-200座级的客机，它是我国自主研 制的第一种，也是至今唯一一种大型喷气式客机， 对中国民机产业的发展产生了重要影响。运-10的 研发成功，使我国一举成为继美、苏、英、法之 后，第五个研制出100吨级飞机的国家。 歼-10 是我国第一种自主设计、批量装备部队使用的第三代战斗 机。具有高可靠性、高生存力和高机动性能，作战半径大， 起降距离短，攻击能力强，综合作

29、战效能达到国际同类战 斗机的先进水平。歼-10的研制成功，标志着我国成为少 数几个能独立研制先进战斗机的国家之一。 5 5运动的连续性运动的连续性 机构运动的连续性机构运动的连续性 机构在运动过程中连续的占据给定的位置机构在运动过程中连续的占据给定的位置 （1）错位不连续 （2）错序不连续 画出图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 ) 3.3 3.3 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计 一、四杆机构设计的基本问题 二、四杆机构设计的图解法 三、四杆机构设计的实验法 四、四杆机构设计的解析法 一、四杆机构设计的基本问题一、四杆机构设计的基本问题 1 1、连杆机构设计的基本

30、问题、连杆机构设计的基本问题 机构选型机构选型根据给定的运动要求根据给定的运动要求 选择机构的类型；选择机构的类型； 尺度综合尺度综合确定各构件的尺度参数确定各构件的尺度参数 (长度尺寸长度尺寸)。 同时要满足其他辅助条件同时要满足其他辅助条件 a)结构条件（如要求有曲柄、杆长比结构条件（如要求有曲柄、杆长比 恰当、运动副结构合理等）恰当、运动副结构合理等）; b)动力条件（如动力条件（如 min min） ）; c)运动连续性条件等。运动连续性条件等。 2 2、设计的类型、设计的类型 1 1）刚体引导机构设计）刚体引导机构设计 （实现刚体给定位置的设计）（实现刚体给定位置的设计） 2 2）函

31、数生成机构设计）函数生成机构设计 （实现预定运动规律的设计）（实现预定运动规律的设计） 3 3）轨迹生成机构设计）轨迹生成机构设计 （实现预定轨迹的设计）（实现预定轨迹的设计） 4 4）实现综合功能的设计）实现综合功能的设计 如铸造造型机的翻转如铸造造型机的翻转 机构机构,连杆通过连杆通过B1C1和和 B2C2两位置两位置 完成振实和起模作用完成振实和起模作用 1 1）刚体引导机构设计）刚体引导机构设计 要求要求连杆连杆机构机构可以可以引引 导导某一刚体某一刚体(一般是一般是连连 杆杆)通过预定位置，通过预定位置，实实 现工作要求。现工作要求。 2 2）函数生成机构设计）函数生成机构设计 通过

32、连杆机构，精通过连杆机构，精 确或近似地实现输确或近似地实现输 入构件和输出构件入构件和输出构件 的某种的某种给定的给定的函数函数 关系关系 ( (预定运动规律预定运动规律) ) 如正弦机构、正切机如正弦机构、正切机 构、压力表指示机构构、压力表指示机构 3 3）轨迹生成机构设计）轨迹生成机构设计 机构中连杆上的某点可以实现预期的运动机构中连杆上的某点可以实现预期的运动 轨迹轨迹 鹤式起重机 搅拌机 4 4）实现综合功能的设计）实现综合功能的设计 飞剪飞剪 使剪切钢板时和连使剪切钢板时和连 续运动的钢板的速续运动的钢板的速 度一致度一致 实现连杆位置；实现连杆位置； 实现轨迹；实现轨迹； 实现

33、速度要求实现速度要求 给定的设计条件：给定的设计条件： 1)几何条件几何条件（给定连架杆或连杆的位置）（给定连架杆或连杆的位置） 2)运动条件运动条件（给定（给定K） 3)动力条件动力条件（给定（给定 min min） ） 设计方法：设计方法：图解法、解析法、实验法图解法、解析法、实验法 (直观，精确，简便) A A D D B1 B2 B3 C1 C2 C3 二、四杆机构设计的图解法二、四杆机构设计的图解法 (一一)根据给定连杆的三个位置设计四杆机构根据给定连杆的三个位置设计四杆机构 已知两动铰位置，关键找出两定铰位置 根据给定连杆的两个位置设计四杆机构根据给定连杆的两个位置设计四杆机构 A

34、、D两点可在垂 直平分线上任意 选取 （无穷多解） 可考虑结构因素 或根据附加条件 确定合理位置 造型机翻转机构设计造型机翻转机构设计 造型、起模两位置 已知连杆BC的长度l3 及其两位置（动铰） 造型机翻转机构设计造型机翻转机构设计 造型、起模 已知连杆3的长度l3 及其两位置 确定固定铰链中心A 和D的位置，求出其 余三杆的长度l1、l2 和l4 无穷多解 机构要求 A、 D两 点在同一水平线上， 且 AD= BC (二二)按照给定的行程速比系数设计四杆机构按照给定的行程速比系数设计四杆机构 具有急回运动特性的四杆机构的设计 按实际需要先给定行程速比系数K的数值， 然后根据机构在极限位置的

35、几何关系，结合 辅助条件来确定机构运动简图的尺寸参数。 1导杆机构 已知条件：机架长度l4、行程速度变化系数 K。 导杆机构的极位夹角 等于导杆的摆角， 所需确定的尺寸是曲柄长度l1。 1导杆机构 已知条件：机架长度l4、 行程速度变化系数K。 导杆机构的极位夹角 等于导杆的摆角，所 需确定的尺寸是曲柄 长度l1。 设计步骤 1）由已知行程速度变化系数K， 求得极位夹角 (也是摆角) 2）任选固定铰链中心C， 以夹角 作出导杆两极限位 置Cm和Cn 3）作摆角的平分线AC，并 在线上取AC=l4，得固定铰 链中心A的位置。 4）过A点作导杆极限位置的 垂线AB1（或AB2），即得 曲柄长度 l

36、1= AB1。 1 1 180 K K 2曲柄摇杆机构 已知条件：摇杆长度l3，摆角 和行程速比系数K。 设计的实质是确定铰链中心A点 的位置，定出其他三杆的尺寸 设计步骤 l）由给定的行程速度比系数K， 求出极位夹角 2）任选固定铰链中心 D的位置， 由摇杆长度l3和摆角 作出摇杆 两个极限位置C1D和C2D。 1 1 180 K K 铰链中心A点的位置？ 分析 角是摇杆在两极限位置时，曲柄与连杆重迭和 延伸为一条直线的两位置的夹角。 角与C1和C2有何联系？ 曲柄的转动中心A 应在以C1和C2所 对应的圆周角为 的圆的圆周上。 已知圆上两点C1和 C2及所对应圆周角 求圆 3）由特殊圆周角

37、作圆 连接 C1和 C2 ，并作 C1 M垂直于 C1C2 。 作C1C2N = 90- ， C2 N与C1 M相交于P点， C1 PC2 = 作PC1C2的外接圆 在此圆周(C1C2和EF 除外)上任取一点A作 为曲柄固定铰链中心 还可以由圆心角作圆 连接 C1和 C2， C1C2O = 90- C2C1O = 90- 求出圆心O 作圆 在此圆周(C1C2和 EF除外)上任取一 点A作为曲柄的固 定铰链中心 满足急回性要求 4) 连接AC1和AC2 同一圆弧的圆周角相等 C1AC2 = C1PC2 = 曲柄长度为a 连杆长度为b 机架长度为 AD abAC abAC 2 1, aACb AC

38、AC a 1 12 2 若仅按行程速度变化 系数K设计，可得无穷 多的解。 A点位置不同，机构传 动角的大小也不同。 如欲获得良好的传动 质量，可按照最小传 动角最优或其他辅助 条件来确定A点位置。 A B C DE 1 4 3 2 5 步进式输送机构步进式输送机构 6 三、四杆机构设计的实验法三、四杆机构设计的实验法 使四杆机构连杆上某一点实现给定的一段 曲线轨迹或某一封闭曲线轨迹的设计，称 为轨迹生成机构设计。（按预定的运动轨 迹设计四杆机构） A B C DE 1 4 3 2 5 步进式输送机构步进式输送机构 6 自动线上的步进式传送机构自动线上的步进式传送机构 包含两个相同的铰链四杆机构。曲柄包含两个相同的铰链四杆机构。曲柄1 1整周转动，整周转动， 连杆连杆2 2上的上的E E点沿卵形曲线运动。推杆点沿卵形曲线运动。推杆6 6也按此卵形也按此卵形 轨迹平动。轨迹平动。 卵形曲线上部：推杆近似水平直线运动，推动工卵形曲线上部：推杆近似水平直线运动，推动工 件前移。卵形曲线的其他部分：推杆脱离工件沿件前移。卵形曲线的其他部分：推杆脱离工件沿 左面轨迹下降、返回和沿右面轨迹上升至原位置。左面轨迹下降、返回和沿右面轨迹上升至原位置。 曲柄每转一周，工件就前进一步。曲柄每转一周，工件就前进一步。 连杆作平面复杂运动，其上连杆作平面复杂运动，其上各点的轨迹均不相同。各