曲柄连杆机构的应用毕业论文

1、曲柄连杆机构的应用 linkage of the crank摘要按连杆机构屮的各构件的相对运动是平面运动还是空间运动，可将 连杆机构分成平而连杆机构及空间连杆机构两大类。而在平而连杆机构 中又以四连杆机构组成的平面四杆机构应用最广。本文主耍介绍平面四 杆机构的类型、应用、以及有关平面四杆机构的一些基木知识；并阐述 了平面四杆机构的一些常用的设计方法。着重介绍了铰链四杆机构的类 型及应用。关键词：铰链四杆机构、曲柄、四连杆abstractthe linkage of the various components of the relative movement is still room for

2、 movement plane motion can be divided into plane linkage and linkage space linkage two categories. the plane linkage again in the four-bar linkage of the plane four agencies most widely. this paper describes the four plane types，applications，and the plane four bodies of some basic knowledge on the p

3、lane and four bodies of some commonly used methods of design. focus on the hinge of the four types of agencies and applications.key words: hinge four bodies, crank, four-link.第一章论述1第二章平面连杆机构22.1铰链四杆机构22.2铰链四杆机构的其它形式62.3平面四杆机构的工作特性72.4平面四杆机构运动设计简介11第三章平面连杆机构及其设计143.1平面连杆机构的特点及其设计的基本问题143. 1.1平面连杆机构14

4、3. 1.2平面连杆机构的特点143. 1.3平面连杆机构设计的基木问题143. 1.4设计方法153. 2平面四杆机构的基本型式及其演化153. 2.1铰链四杆机构：所有运动副均为153. 2.2铰链四杆机构的演化153. 3平面四杆机构有曲柄的条件和几个基木概念173. 3.1平面四杆机构冇曲柄的条件（也可作曲柄和连杆线图.173. 3. 2行程速度变化系数183. 3. 3压力角和传动角183. 4平面四杆机构的设计203. 4. 1平面四杆机构的图解法设计20第四章技术参数及维修214. 1结构214. 2维护保养224.3注意事项22第五章结论23参考文献24谢25第一章论述连杆机构

5、是一种常用的传动机构，广泛地用于各种机器、仪表及操纵 装置中。连杆机构屮的各构件间的相对运动是平面运动还是空间运动，可将连 杆机构分成平而连杆机构及空间连杆机构两大类。一般机械中多采用平 面连杆机构。而在平面连杆机构中又以由四个构件组成的平面四杆机构 应用最广。而且平面四杆机构乂往往是组成多杆机构的基础。在连杆机构中的运动副都是低副。由于低副两元素为面接触，所以在 同样的载荷条件下，其两元素间的压强比高副接触的压强为低，故连杆 机构可以传递教大的动力。而且低副元素的几何形状比较简单（常为圆 柱或平面等），故也便于加工。另外，在其原动件运动规律不变的条件 下，只要改变各构件间的相对长度，就可以使

6、其从动件实现不同的运动 规律要求。又由于连杆不与机架相连，故其上各点的轨迹是形状各异的 曲线（我门称这些曲线为连杆曲线），人们可利用这些曲线来近似满足 不同轨迹的需要。连杆机构的缺点是其必须经过中间构件作运动传递， jfd由于不可避免的制造误差和运动副中的间隙，致使运动传递中的误差 环节教多；另外，由于连杆是平面运动构件，其所产生的惯性力难以平 衡，故连杆机构一般不宜用于精密及高速运动。第二章平面连杆机构2.1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

7、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w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木形式。m 2-2汽车雨刮器(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。如阁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

8、，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起摆动，完成刮雨功能。如阁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匀速冋转一周时，从动曲柄3作变速冋转一周，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

9、布置时，成了平行双曲柄机构，如阁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和等及连杆作平动，因而应用a)b)图2-6平而双曲柄机构的应用a)b)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，如阁2-6a、b)所示。如阁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w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11 2-7起里机吊臂结构原理不足一周的范围内运动的铰链四杆机构称 为双摇杆机构。如阁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，

10、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2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 屮的一根摇杆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

11、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屮是否存在曲柄，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冇一根是最短杆。2. 铰链四杆机构基本类型的判别准则(1) 满足条件一但不满足条件二的是双摇杆机构；(2) 满足条件一而且以最短杆作机架的是双曲柄机构；(3) 满足条件一而且最短杆为连架杆的是曲柄摇杆

12、机构；(4) 不满足条件一是双摇杆机构。例2-1铰链四杆机构abcd的各杆长度如图2-10所示。请根据基 本类型判别准则，说明机构分别以ab、bc、。cd、ad各杆为机架时属于何种机构。解：分析题目给出铰链四杆机构知，最短杆 为ad = 20,最长杆为cd = 55,其余两杆ab =图 2-1030、bc = 50。因为 ad+cd = 20 + 55 = 75ab + bc = 30 + 50 = 80lmin + lmax故满足曲柄存在的第一个条件。1）以ab或cd为机架时，即最短杆ad成连架杆，故为曲柄摇杆 机构；2）以bc为机架时，即最短杆成连杆，故机构为双摇杆机构；3）以ad为机架吋

13、，即以最短杆为机架，机构为双曲柄机构。bs阁2-11曲柄滑块机构2.2铰链四杆机构的其它形式一、曲柄滑块机构在图2-1 la）所示的铰链四杆机构abcd中，如果要求c点运动轨 迹的曲率半径较人其至是c点作直线运动，则摇杆cd的长度就特别长, 甚至是无穷大，这显然给布置和制造带来困难或不可能。为此，在实际 应用中只是根据需耍制作一个异路，c点做成一个与连杆铰接的滑块并 使之沿导路运动即可，不再专门做出cd杆。这种含有移动副的四杆机 构称为滑块四杆机构，当滑块运动的轨迹为曲线时称为曲线滑块机构， 当滑块运动的轨迹为直线时称为直线滑块机构。直线滑块机构可分为两 种情况：如图2-llb）所示为偏置曲柄

14、滑块机构，导路与曲柄转动屮心 有一个偏距e;当e = 0即导路通过曲柄转动中心时，称为对心曲柄滑块 机构，如图2-1 lc）所示。由于对心曲柄滑块机构结构简单，受力情况 好，故在实际生产中得到广泛应用。因此，今后如果没有特别说明，所 提的曲柄滑块机构即意指对心曲柄滑块机构。应该指出，滑块的运动轨迹不仅局限于關弧和直线，还可以是任意 曲线，甚至可以是多种曲线的组合，这就远远超出了铰链四杆机构简单 演化的范畴，也使曲柄滑块机构的应用更加灵活、广泛。图2-12所示为曲柄滑块机构的应用。图2-12a）所示为应用于内燃 机、空压机、蒸汽机的活塞一连杆一曲柄机构，其中活塞相当于滑块。 图2-12b）所示为

15、用于自动送料装置的曲柄滑块机构，曲柄每转一圈活 塞送出一个工件。当需要将曲柄做得较短时结构上就难以实现，通常采 用图2-12c）所示的偏心轮机构，其偏心圆盘的偏心距e就是曲柄的长度。b）图2-13导杆机构这种结构减少了曲柄的驱动力，增大了转动副的尺寸，提高了曲柄的强度和刚度，广泛应用于冲压 机床、破碎机等承受较大冲击载荷的机械中。二、导杆机构在对心曲柄滑块机构中，导路是固定不动的，如果将导路做成导杆 4铰接于a点，使之能够绕a点转动，并使ab杆固定，就变成了导杆机构，如阁2-13所示。当ab<bc时，导杆能够作整周的回转，称旋 转导杆机构，如图2-13a =所示。当abbc时导杆4只能作

16、不足一周 的回转，称摆动导杆机构，如图2-13b）所示。导杆机构具冇很好的传力性，在插床、刨床等要求传递重载的场合 得到应用。如图2-14a）所示为插床的工作机构，如图2-14b）所示为牛头 刨床的工作机构。三、摇块机构和定块机构在对心曲柄滑块机构中，将与滑块铰接的构件固定成机架，使滑块只能摇摆a)b）图2-12曲柄滑块机图2-15摇块机构及其应用不能移动，就成为摇块机构，如阁2-15a）所示。摇块机构在液压与气压传动系统 中得到广泛应用，如图2-15b）所示为摇块机构在自卸货车上的应用，以车架为机 架ac，液压缸筒3与车架铰接于c点成摇块，主动件活塞及活塞杆2可沿缸筒 屮心线往复移动成导路，

17、带动车箱1绕a点摆动实现卸料或复位。将对心曲柄滑 块机构中的滑块固定为机架，就成了定块机构，如图2-16a）wr示。图2-16b）为定 块机构在手动唧筒上的应用，用手上下扳动主动件1,使作为导路的活塞及活塞 杆4沿唧简屮心线往移动，实现唧水或唧油。表2-1给山了铰链四杆机构及其 演化的主要型式对比。2.3平面四杆机构的工作特性一、运动特性图2-17曲柄摇杆机构的运动特性在阁2-17所示的曲柄摇杆机构 中，设曲柄ab为主动件。曲柄在旋转过程中每周有两次与连杆重叠，如阁2-17中的bacda ab2c2两位 罝。这时的摇杆位置c,d和c2d称为极限位罝，简称极位。qd与c2d 的夹角称为最大摆角。

18、曲柄处于两极位abi和ab2的夹角锐角e称为极位夹角。设曲柄以等角速度顺时针转动，从abi转到ab2和从 ab2到ab,所经过的角度为(jt + ()和(jt 一 ()，所需的时间为 和t2，和应的摇杆上c点经过的路线为qc2弧和c2q弧，c点的线速 度为vi和v2，显然有ti>t2，vi<v2。这种返回速度大于推进速度的 现象称为急冋特性，通常用与的比值k来描述急冋特性，k称为 行程速比系数，即= cic2 "2 二 zl 二 18()0 + 汐 v, c2c, /z, t2 180°-6>或有 6> = 180°-!-(2-2)尺+ 1

19、可见，越大k值就越大，急回特性就越明显。在机械设计时可根 据需要先设定k值，然后算出0值，再由此计算得各构件的长度尺寸。急回特性在实际应用中广泛用于单向工作的场合，使空回程所花的 非生产时间缩短以提高生产率。例如牛头刨床滑枕的运动。二、传力特性1.压力角和传动角在工程应用中连杆机构除了要满 足运动要求外，还应具有良好的传力性 能，以减小结构尺寸和提高机械效率。 不面在不计重力、惯性力和摩擦作用的 前提下，分析曲柄摇杆机构的传力特 性。如图2-18所示，主动曲柄的动力 通过连杆作用于摇杆上的c点，驱动 力f必然沿bc方向，将f分解为切线方向和径向方向两个分力ft和fr，切向分力ft与c点的运动方

20、向vc 同向。由阁知fffcos 汉或 fr = fsin /fr = fsin/se fr = fcos aa角是ft与f的夹角，称为机构的压力角，即驱动力f与c点的运 动方向的夹角。(x随机构的不同位罝有不同的值。它表明了在驱动力f不变时，推动摇杆摆动的有效分力ft的变化规律，a越小ft就越大。 压力角（x的余角丫是连杆与摇杆所夹锐角，称为传动角。由于更便于观察，所以通常用来检验机构的传力性能。传动角y随机构的不断图2-19曲柄滑块机构的传角运动而相应变化，为保证机构冇较好 的传力性能，应控制机构的最小传动 角ymino 一般可取ymin彡40°，重载高 速场合取ymin>

21、50°。曲柄摇杆机构 的最小传动角出现在曲柄与机架共线 的两个位置之一，如图2-18所示的 bi点或b2点位置。偏置曲柄滑块机构，以曲柄为主动件，滑块为工作件，传动角为连杆与导路赉线所夹锐角，如图2-19 所示。最小传动角ymin出现在曲柄垂直于导路时的位置，并且位于与偏 距方向相反一侧。对于对心曲柄滑块机构，即偏距e = 0的情况，显然其最小传动角ymin出现在曲柄垂直于导路时的位置。对以曲柄为主动件的摆动异杆机构，因为滑块对导杆的作用力始终垂直于导打，其传动角y恒为90°，即y=ymin= ymax=90°，表明导杆机 构具有最好的传力性能。2.止点从ft =

22、 fcosa知，当压力角a = 90°时，对从动件的作用力或力矩 为零，此时连杆不能驱动从动件工作。机构处在这种位置称为止点，又cta)6）图2-20平面网杆机构的止点位.胃.称死点。如图2-20a）所示的曲柄摇杆机构，当从动曲柄ab与连杆bc 共线时，出现压力角a = 90°，传动角丫 = 0。如图2-20b）所示的曲柄滑 块机构，如果以滑块作主动，则当从动曲柄ab与连杆bc共线时，外 力f无法推动从动曲柄转动。机构处于止点位置，一方面驱动力作用降 为零，从动件要依靠惯性越过止点；另一方面是方向不定，可能因偶然 外力的影响造成反转。四杆机构是否存在止点，取决于从动件是否与

23、连杆共线。例如上述 图2-20a）所示的曲柄摇杆机构，如果改摇杆主动为曲柄主动，则摇杆为 从动件，因连杆bc与摇杆cd不存在共线的位置，故不存在止点。又 例如前述图2-20b）所示的曲柄滑块机构，如果改曲柄为主动，就不存在 止点。止点的存在对机构运动是不利的，应尽量避免出现止点。当无法避 免出现止点时，一般可以采用加大从动件惯性的方法，靠惯性帮助通过图2-21机构止点位置的应用止点。例如内燃机曲轴上的飞轮。也可以采用机构错位排列的方法，靠 两组机构止点位置差的作用通过各自的止点。在实际工程应用中，有许多场合是利用止点位置来实现一定工作要 求的。如图2-21a）所示为一种快速夹具，要求夹紧工件后

24、夹紧反力不 能自动松开夹具，所以将夹头构件1看成主动件，当连杆2和从动件3 共线时，机构处于止点，夹紧反力n对摇杆3的作用力矩为零。这样, 无论n有多大，也无法推动摇杆3而松开夹具。当我们用手搬动连杆2 的延长部分时，因主动件的转换破坏了止点位置而轻易地松开工件。如 图2-21b）所示为飞机起落架处于放下机轮的位置，地面反力作用于机轮 上使ab件为主动件，从动件cd与连杆bc成一直线，机构处于止点， 只耍用很小的锁紧力作用于cd杆即可有效地保持着支撑状态。当飞机 升空离地要收起机轮时，只要用较小力量推动cd,因主动件改为cd 破坏了止点位置而轻易地收起机轮。此外，还有汽车发动机盖、折叠椅 等。

25、2.4平面四杆机构运动设计简介四杆机构的设计方法有图解法、试验法、解析法三种。木节仅介绍 前两种方法。办 12 b2图2-2一、用图解法设计四杆机构1. 按连杆的预定位置设计四杆机 构例2-1已知连杆bc的讼度和依 次占据的三个位置,如图2-22所示。求确定满足上述条件 的铰链四杆机构的其它各杆件的长度 和位置。解:显然b点的运动轨迹是由氏、b2、b3三点所确定的圆弧，c点的运 动轨迹是由c,、c2、c3三点所确定的 圆弧，分别找出这两段圆弧的圆心a 和d，也就完成了本四杆机构的设计。因为此时机架ad己定，连架杆cd和ab也已定。具体作法如下：(1) 确定比例尺，画出给定连杆的三个位置。实际机

26、构往往要通过缩 小或放大比例后才便于作图设计，应根据实际情况选择适当的比例尺 a"见式(1-1)。(2) 连结b02、b2b3，分别作直线段b!b2和b2b3的垂直平分线b12 和b23 (图中细实线)，此两垂直平分线的交点a即为所求br b2、b3 三点所确定圆弧的圆心。(3) 连结qc2、c2c3,分别作直线段qc2和c2c3的垂直平分线c12、 c23 (图中细实线)交于点d，即为所求q、c2、c3三点所确定圆弧的 圆心。(4) 以a点和d点作为连架铰链中心，分别连结ab3、b3c3、c3d (图 屮粗实线)即得所求四杆机构。从图屮量得各杆的长度再乘以比例尺， 就得到实际结构长

27、度尺寸。在实际工程中，有时只对连杆的两个极限位置提出要求。这样一来, 要设计满足条件的四杆机构就会有很多种结果，这时应该根据实际情况 提出附加条件。例2-2如图2-23所示的加热炉门启闭机构，图中i为炉门关闭位置，使用要求在完全开启后门背朝上水平放置并略低于炉口下沿，见阁 中ii位罝。解：把炉门当作连杆bc,己知的两个位 置biq和b2c2 , b和c已成为两个铰点，分别作直线段bib2、qc2的平分线得b12和 ci2，另外两铰点a和d就在这两根平分线上。为确定a、d的位罝，根据实际安装需要，希 望a、d两铰链均安装在炉的正壁面上即图中 yy位置，yy直线分别与bi2、ci2相交点a和 d即

28、为所求。二、按给定的行程速比系数设计四杆机构设计具有急回特性的四杆机构，一般是根 据运动要求选定行程速比系数,然后根据机构 极位的几何特点，结合其他辅助条件进行设 计。图 2-23例2-3己知行程速比系数k，摇杆长度 /cd,最大摆角请用图解法设计此曲柄摇杆机构解：设计过程如图2-24所示，具体步骤：(1) 由速比系数k计算极位角()。由式(2-2)知 k-6> = 180°(2) 选择合适的比例尺，作图求摇杆的极限位置。取摇杆长度cd乘以比例尺得阁中摇杆长cd,以cd为半径、任定点d为圆心、任定 点q为起点做弧c,使弧c所对应的圆心角等于或大于最大摆角卜 连接d点和q点的线段

29、qd为摇杆的一个极限位置，过d点作与qd 夹角等于最大摆角的射线交圆弧于c2点得摇杆的另一个极限位罝c2d。(3) 求曲柄铰链中心。过。点在d点同图2-24按行程速比系数设计四杆机构侧作qc2的垂线h,过c2点作与d点同侧 与直线段qc2夹角为(90°- 0 )的直线j 交直线h于点p，连接c2p,在直线段c2p 上截取c2p/2得点0，以o点为圆点、op为半径，岡圆k ,在qc2弧段以外在k上任取一点a为铰链中心。(4) 求曲柄和连杆的铰链中心。连接a、c2点得直线段ac2a曲柄与 连杆长度之和，以a点为圆心、aq为半径作弧交ac2于点e,可以证 明曲柄长度ab = c2e/2,于

30、是以a点为閼心、c2e/2为半径画弧交ac2 于点b2为曲柄与连杆的铰接中心。(5) 计算各杆的实际长度。分别量取图中ab2、ad、b2c2的长度， 计算得：曲柄长 zab=a/ab2，连杆长 lic = b2c2，机架长 zad=a/ad。第三章平面连杆机构及其设计（一）要求1、了解四杆机构的演化，掌握如何判断机构的类型2、掌握四杆机构的设计：按机构位置要求；按行程速比系数k值（二）重点与难点1、四杆机构的演化，整转副的条件2、灵活应用机构的相对运动原理设计机构（三）内容具体内容参照以下章节说明。3. 1平面连杆机构的特点及其设计的基本问题3.1.1平面连杆机构用低副连接而成的平面机构。3.

31、 1.2平面连杆机构的特点1、能实现多种运动形式。如：转动，摆动，移动，平面运动2、运动副为低副：面接触：承载能力大；便于润滑。寿命长几何形状简单一一便于加工，成本低。1，2为优点3、缺点： 只能近似实现给定的运动规律；设计复杂；只用于速度较低的场 合。3.1.3平面连杆机构设计的基本问题选型：确定连杆机构的结构组成：构件数a,运动副类型、数a。运动尺寸设计：确定机构运动简阁的参数：转动副中心之间的距离； 移动副位置尺寸1、实现构件给定位置2、实现己知运动规律3、实现已知运动轨迹3. 1.4设计方法1、图解法，2、解析法，3、图谱法，4实验法3. 2平杆机构的基本型式及其演化平面连杆机构：机构

32、中所有构件均由低副连接而成3.2. 1铰链四杆机构：所有运动副均为转动副的平面四杆机构1、4一机架1，3连架杆一定轴转动2连杆一平面运动整转副：二构件相对运动为整周转动。摆动副：二构件相对运动不整周 转动。（模型：铰链四杆机构曲柄滑块机构，偏心轮机构）2、铰链四杆机构的基本形式曲柄；作整周转动的连架杆摇杆：非整周转动的连架杆1）曲柄摇杆机构2）双曲柄机构3）双摇杆机构3. 2. 2铰链四杆机构的演化1、扩大转动副偏心轮，偏心距，偏心轮机构2、转动副转化成移动副：曲柄滑块机械偏距e e#0，偏置e=0,对心a, b整转副。abs = 1曲柄移动导杆机构，正弦机构，sin 03、变换机架 铰链四杆

33、机构：构件4为机架，一一曲柄摇杆 构件1为机架，一一双曲柄 构件2为机架，一一曲柄摇杆 构件3为机架，一一双摇杆 曲柄滑块机构：构件4为机架一一曲柄滑块 构件1为机架一一转动导杆 构件2为机架曲柄摇块 构件3为机架一一移动导杆3. 3平面四杆机构有曲柄的条件和几个基本概念3.3.1平面四杆机构有曲柄的条件(也可作曲柄和连杆线图)(若1和4能绕a整周相对转动，则存在两个特殊位置) a+bb+c (1) b<c+d-a e|ja+bc+d (2) c<b+d-a 即a+c<b+d(3)(1) +(2)得2a+b+d<2c+b+d 即 a彡c(1) +(3)得 a彡b(2)

34、+(3)得 a彡d若1和2绕b作整周转动，也可得上面三式。两构件作整周相对转动的条件：(整转副存在的条件)bi 34ad a2bc34d12c4b a12cd3天线 18b12cpebclaqpl 0 co 1c2 2慢行程(1) 此两构件中必有一构件为运动链中的最短构件。(2) 最短构件与最长构件的长度之和小于等于其它两构件长度之和。 (杆长之和的条件)铰链四杆机构分为两大类：(1) 最短构件与最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和，所有 运动副均为摆动副，均为双摇杆机构。(2) 最短构件与最长构件的长度之和小于等于其他两构件长度之和， 最短构件上两个转动副均为整转副。/.双曲柄机构(取最

35、短构件为机架)曲柄摇杆机构(取最短构件任一相邻构件为机架)双摇杆机构(取最短构件对面的构件为机架)曲柄滑块机构有曲柄的条件： age： b-ae即ba+e=>有曲柄的条件 age： a+bee=0, ba3.3.2行程速度变化系数1、机构的急回运动特性：原动件作匀速转动，从动件作往复运动的机构，从动件正行程和反行程 的平均速度不 相等。2、行程速度变化系数k= 1）从动件慢行程平均速度从动件快行程平均速度180 2180 1 221 cp cp 0 cp 0 cp 0+口口1 1 2 2 cpt,qp - t（从动件慢行程）（快行程）0 0qxpqxp-+= = = = 18018021

36、2112tttkt或 1180 1+-=k0 k 极位夹角（g2ac1）（其值与构件尺寸有关，可能90°，90° ）曲柄滑块机构：（慢行程方向不讲）0b2cqpell慢行程c2b1a2 qp w 119滑块慢行程的运动方向不仅与曲柄转向有关，还与异路偏置方向有关。当导路在a下方时，见p84,图3-13 （b）摆动导杆机构：0 = cp无论曲柄转向如何，导杆慢行程运动方向总是与曲柄转向和同。3. 3. 3压力角和传动角1、压力角f f cos a t = f f sin a n =o ,从动件上某点的受力方向与从动件上该点速度方向的夹角2、传动角丫，f与fn夹角，（经常用y衡

37、量机构的传动质量） a +丫 = 90d3、许用压力角a 一*般 u < 40 口4、压力角的计算s 彡 90口，v= s 690口，v= 180d -8四、死点位置：y = 0, a = 90d的位置1、机构停在死点位置，不能起动。运转时，靠惯性冲过死点。2、利用死点实例3. 4平面四杆机构的设计一、设计原理：相对运动原理（转换机架法）以4 为机架，b1 b2b3, c1->c2->c3改2 为机架，c* e ablcp21 qpob2c2cldpb2ab120以原始位置b1c1为机架a' ad" -> d 1 1 ,2 a' , 2d

38、9;刚化 ab2c2d，使 b2c2 与 b1c2 重合，找到 2a'， 2d'3a' ，3d'刚化ab3c3d，使b3c3 与b1c1 重合，找到3a', 3d'3. 4.1平面四杆机构的图解法设计1、已知b, c及连杆的三个位置，设计该铰链四杆机构。若知2个位置，无穷解。2、己知a, d,连杆的三个位置，设计铰链四杆机构。以mini为机架，mini为原位 刚化am2n2d,使得m2n2与mini重合，求得2a' ， 2d' 刚化am3n3d,使得m3n3与mini重合，求得3a' ， 3d' 作1 2 2 3

39、a' a' ，a' a'的公垂线交于b1作1 2 2 3 0'0'，以0'的公垂线交于c1a, b, c, d便是所求。3、按两连架杆的两组对应角位移分别为12 qp , 12 op和13qp，13 qp知bi, b2, b3设计铰链四杆机构。（确定c）以df1为机架，（机构运动时，b点绕c点转动）刚化ab2f2d，使df2与df1重合，得2b'刚化ab3f3d,使df3与df1重合，得3b'4、按k设计四杆机构已知：曲柄摇杆机构，摇杆cd长度，摆角cp , k设计此机构（确定曲柄和连杆长）1 ）0 0 0 兮一+二 od

40、isok 1802）任选d的位置，按cd长和（p作摇杆两极限位置，dc1和dc23）当 0 彡 90口时，作二=90口 -g 2 1 1 2ccocco 得cio 与 c2o交点o, a点在圆弧上任选，有无穷个解。4）a bl b al b aacac ,21 =>=+=-例：已知曲柄和滑块两组对应位移分别 12 12 13 13 qp，s，qp，s 设计一21曲柄滑块机构。取c以ae1为机架，刚化ae2c2，使得ae2与ae1重合，求得2c' 取c以ae1为机架，刚化ae3c3,使得ae3与ae1重合，求得3c' 作1 2 2 3 c' c' ，c' c'公垂线交于b1。例：已知固定铰链中心a、d位置，两连架杆的一组对应角位移12 cp，12,以及连杆的两个位置mini，m2n2,分别对应于两连衆杆的两位置，设计满足 上述要求的四杆机构。解：1、以mini为机架，刚化am2n2d，使得m2n2与mini重合， 找到2 2a'，d'（b在2aa'中垂线上，c在2dd'的中垂线上，取c1点）2、以ae1为机架，刚化ae2c2d,使ae2与a