机械基础第三版连杆

1、机机 械械 基基 础础 第十章第十章 常用常用机构机构复复 习习 机构的组成原理机构的组成原理运动副、高副、低副、自由度运动副、高副、低副、自由度动力机器：内燃机、发电机、电动机等动力机器：内燃机、发电机、电动机等工作机器：电风扇、洗衣机等工作机器：电风扇、洗衣机等 挖土机、搅拌机等挖土机、搅拌机等 切削机床、织布机、包装机切削机床、织布机、包装机信息机器：复印机、打印机、传真机、照相机信息机器：复印机、打印机、传真机、照相机现代机器：机器人现代机器：机器人美女模特机器人的面部装有美女模特机器人的面部装有8个马达，能作出许多表个马达，能作出许多表情，仿真度极高。情，仿真度极高。连杆机构连杆机构

2、凸轮机构凸轮机构齿轮机构齿轮机构间歇运动机构间歇运动机构由若干刚性构件用低副联接而成的由若干刚性构件用低副联接而成的机构称为连杆机构，机构称为连杆机构，连杆机构又称为低副机构。连杆机构又称为低副机构。连杆机构定义连杆机构定义可分为可分为 空间连杆机构空间连杆机构和和 平面连杆机构平面连杆机构空间连杆机构空间连杆机构平面连杆机构平面连杆机构平面连杆机构：构件之间的相对运动是平面运动。平面连杆机构：构件之间的相对运动是平面运动。连杆机构分类连杆机构分类5.1 平面连杆机构平面连杆机构平面四杆机构平面四杆机构平面多杆机构：五个或五个以上的构件组成的平面多杆机构：五个或五个以上的构件组成的 连杆机构。

3、连杆机构。最简单的平面连杆机构由四个构件组成，简称平面四最简单的平面连杆机构由四个构件组成，简称平面四杆机构。杆机构。四杆机构是具有转换运动功能而构件数目最四杆机构是具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。少的平面连杆机构。一、铰链四杆机构一、铰链四杆机构全部由全部由转动副转动副组成的平面组成的平面四杆机构四杆机构，它是平面四杆机构最基本的形态。，它是平面四杆机构最基本的形态。铰链四杆机构铰链四杆机构ABCDAD：机架：机架AB、CD：连架杆：连架杆BC：连杆：连杆连架杆：定轴转动连架杆：定轴转动连连 杆：平面运动杆：平面运动一、铰链四杆机构一、铰链四杆机构1、曲柄摇杆机构、曲柄摇杆机构

4、曲柄曲柄能绕机架上的转动副能绕机架上的转动副 作整周回转的连架杆。作整周回转的连架杆。摇杆摇杆只能在某一角度范围只能在某一角度范围 (小于小于360)内摆动的连架杆内摆动的连架杆。曲柄摇杆机构特点是：曲柄摇杆机构特点是：既能将曲柄的既能将曲柄的整周转动整周转动变换为变换为摇杆的摇杆的往复摆动往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换为曲柄，又能将摇杆的往复摆动变换为曲柄的连续回转运动。的连续回转运动。曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构应用应用缝纫机踏板机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 汽车前窗刮雨器汽车前窗刮雨器 飞剪飞剪 搅拌器搅拌器 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构抽油机抽油机 电影放映机拉片机构电影放映机拉片机构2

5、、双曲柄机构、双曲柄机构曲柄曲柄能绕机架上的转动副能绕机架上的转动副 作整周回转的连架杆。作整周回转的连架杆。双双曲柄机构曲柄机构特点是：特点是：能将能将等角速度转动等角速度转动转变为周期性转变为周期性的的变角速度转动变角速度转动。 平行平行双曲柄机构双曲柄机构:当两曲柄长度相等当两曲柄长度相等且平行时，称为平行双曲柄机构且平行时，称为平行双曲柄机构.反向反向双曲柄机构双曲柄机构:双曲柄机构对边都双曲柄机构对边都相等但互不平行相等但互不平行.双曲柄机构双曲柄机构应用应用w 惯性筛的四杆机构惯性筛的四杆机构ABCD便是双曲柄机构的应用。便是双曲柄机构的应用。双曲柄机构双曲柄机构应用应用w 平行双

6、曲柄机构的两曲平行双曲柄机构的两曲柄的旋转方向相同，角柄的旋转方向相同，角速度也相等速度也相等 。w反向双曲柄的旋转方向相反，且角速度也不相等。反向双曲柄的旋转方向相反，且角速度也不相等。车门启闭机构中，当主动曲柄车门启闭机构中，当主动曲柄AB转动时，通过连杆转动时，通过连杆BC使从动曲柄使从动曲柄CD朝反向转过，从而保证两扇车门能朝反向转过，从而保证两扇车门能同时开启和关闭。同时开启和关闭。双曲柄机构双曲柄机构应用应用3、双摇杆机构、双摇杆机构两个连架杆均为两个连架杆均为摇杆摇杆。双摇杆机构双摇杆机构应用应用起重机起重机 在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则形在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等

7、，则形成等腰梯形机构。成等腰梯形机构。双摇杆机构双摇杆机构应用应用汽车前轮转向机构汽车前轮转向机构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构铰链四杆机构铰链四杆机构四杆机构四杆机构二、铰链四杆机构的工作特性二、铰链四杆机构的工作特性1、 铰链四杆机构存在曲柄的条件铰链四杆机构存在曲柄的条件da 蓝色三角形成立蓝色三角形成立bdaccdabcbda 红色三角形成立红色三角形成立ba-dcca-dbcba-dcbda ca-db ba-dc ca ba da a最短最短abcd该机构中构件该机构中构件a最短，构最短，构件件a能否整周回转？能否整周回转？

8、ba-dcca-dbcbda 最短杆与最长杆之最短杆与最长杆之和小于等于其它两和小于等于其它两杆长度之和杆长度之和bdcacdbacbda 以最短杆以最短杆1为机架为机架以最短杆以最短杆1相邻构件相邻构件2为机架为机架以最短杆以最短杆1相邻构件相邻构件4为机架为机架以最短杆以最短杆1对面构件对面构件3为机架为机架双曲柄机构双曲柄机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和最短杆是连架杆或机架最短杆是连架杆或机架曲柄存在条件：曲柄存在条件：双曲柄机构双曲柄机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双

9、摇杆机构双摇杆机构机构类型判断：机构类型判断：先判断是否满足杆长条件，若不，则为双摇杆机构先判断是否满足杆长条件，若不，则为双摇杆机构若满足杆长条件，再看机架的位置。若满足杆长条件，再看机架的位置。 例题：如图所示铰链四杆机构中，已知例题：如图所示铰链四杆机构中，已知lBC=50mm, lCD=35mm,lAD=30mm,AD为机架。为机架。若此机构为曲柄摇杆机构，且若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，为曲柄，求求lAB的最大值；的最大值；若此机构为双曲柄机构，求若此机构为双曲柄机构，求lAB的最小值；的最小值；若此机构为双摇杆机构，求若此机构为双摇杆机构，求lAB的数值；的数值；ABCD例

10、题：如图所示铰链四杆机构中，已知例题：如图所示铰链四杆机构中，已知lBC=50mm, lCD=35mm,lAD=30mm,AD为机架。为机架。若此机构为双摇杆机构，求若此机构为双摇杆机构，求lAB的数值；的数值；ABCD分析：有两种方式可以获得双分析：有两种方式可以获得双摇杆机构。第一种方式：满足摇杆机构。第一种方式：满足杆长条件，以最短杆的对杆为杆长条件，以最短杆的对杆为机架；第二种方式：不满足杆机架；第二种方式：不满足杆长条件。长条件。现机架已定，但现机架已定，但BC杆不是最短杆，因此只能通过第杆不是最短杆，因此只能通过第二种方式即不满足杆长条件来获得双摇杆机构二种方式即不满足杆长条件来获

11、得双摇杆机构AB杆可能是最短杆，可能是最长杆，还可能为中间杆可能是最短杆，可能是最长杆，还可能为中间杆（杆（AD为最短杆，为最短杆，BC为最长杆）为最长杆）解：解： 若若AB杆是最短杆杆是最短杆ABCD503530lAB + lBC lAD+ lCDlAB 30+35 50=15 （mm）lAB lAD+ lCD lBC四边形中：四边形中：lAB lBC +lCDlAB lBC+ lCD lAD=50+35 30=55 （mm） 若若AB杆是中间杆，杆是中间杆， 则有则有 lAD+ lBC lAB +lCDlAB lAD+ lBC lCD =30+50 35=45 （mm）lAB 30（mm）

12、综合上述三种情况，则有综合上述三种情况，则有 15mm lAB 45mm 或者或者 55mm lAB 115mm lAB 30mm 当曲柄等速回转的情况下，通常把从动件往复当曲柄等速回转的情况下，通常把从动件往复运动速度快慢不同的运动称为急回运动。运动速度快慢不同的运动称为急回运动。2、 急回特性急回特性 极位夹角极位夹角 q q（锐角）（锐角） 行程速比系数行程速比系数 Kqq1801802121ttK通常把从动件往复运动平均速度的比值通常把从动件往复运动平均速度的比值(大于大于1)称为行称为行程速比系数，用程速比系数，用K表示。表示。Dabdq1B2B1C2Cccab12A节省空行程的时间

13、，节省动力，提高生产率。节省空行程的时间，节省动力，提高生产率。costFFsinnFF压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，衡量机压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，衡量机构传力性能，可用压力角作为标志。构传力性能，可用压力角作为标志。 CvtFnFF压力角：压力角：从动件从动件受力受力方向与受力点线速度方向与受力点线速度方向之间所夹的锐角。方向之间所夹的锐角。 传动角传动角: :压力角的余压力角的余角即连杆与从动件角即连杆与从动件间所夹的锐角。间所夹的锐角。 3、机构的死点位置、机构的死点位置在连杆机构中，为在连杆机构中，为度量方便，常用压度量方便，常用压力角的余角即连杆力角的余角即连杆

14、与从动件间所夹的与从动件间所夹的锐角锐角( (传动角传动角) )检验检验机构的传力性能。机构的传力性能。 min传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化机构中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构出现最小传动角的位置正好是传力效果最的，机构出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也是检验其传力性能的关键位置。差的位置，也是检验其传力性能的关键位置。 CvtFnFF设计要求：设计要求：3、机构的死点位置、机构的死点位置所谓死点位置就是指从动件的所谓死点位置就是指从动件的传动角等于零传动角等于

15、零或者或者压压力角等于力角等于9090 时机构所处的位置。时机构所处的位置。Dabd1B2B1C2CccabABC如何确定机构的如何确定机构的死点位置？死点位置？分析分析B、C点的压力角点的压力角 9090 机构处于死点位置，从动件会出现机构处于死点位置，从动件会出现卡死卡死或或运动方向运动方向不确定不确定的现象。的现象。 曲柄摇杆机构（摇杆为主动件）曲柄摇杆机构（摇杆为主动件）AB与与BC共线时共线时90B或者或者0B机构有死点存在机构有死点存在 四杆机构是否存在死点位置，决定于从动件四杆机构是否存在死点位置，决定于从动件是否与连杆共线。是否与连杆共线。曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）曲柄摇杆机

16、构（曲柄为主动件）无死点存在无死点存在双曲柄机构和双摇杆机构也存在死点。双曲柄机构和双摇杆机构也存在死点。当平行四边形机构的四个铰链中心处于同一条直线当平行四边形机构的四个铰链中心处于同一条直线上时，将出现运动不确定状态上时，将出现运动不确定状态。 在机车车轮在机车车轮联动机构联动机构中，则是利用第三个平行曲柄中，则是利用第三个平行曲柄来消除平行四边形机构在这种死点位置的运动不确来消除平行四边形机构在这种死点位置的运动不确定性。定性。双曲柄机构也存在死点双曲柄机构也存在死点避免死点位置的危害避免死点位置的危害 利用构件惯性利用构件惯性 双摇杆机构也存在死点。双摇杆机构也存在死点。利用死点加紧工

17、件利用死点加紧工件飞机起落架飞机起落架曲柄摇杆机构可以实现转动与摆动的转换，若要曲柄摇杆机构可以实现转动与摆动的转换，若要实现转动与移动的转换怎么办实现转动与移动的转换怎么办?转动导杆机构转动导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC曲柄摇块机构曲柄摇块机构314A2BC314A2BC移动导杆机构移动导杆机构 四杆机构演化四杆机构演化应用实例应用实例B234C1A自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构ACB1234应用实例应用实例B34C1A2应用实例应用实例4A1B23C应用实例应用实例13C4AB2应用实例应用实例A1C234B导杆机构导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块

18、机构314A2BC摇块机构摇块机构314A2BC导杆机构导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC摇块机构摇块机构314A2BC314A2BC直动滑杆机构直动滑杆机构手摇唧筒手摇唧筒BC3214AABC32142 2、含有两个移动副的四杆机、含有两个移动副的四杆机构构双转块杆机构双转块杆机构双滑块机构双滑块机构十字滑块联轴器十字滑块联轴器椭圆仪机构椭圆仪机构长把雨伞机构简图长把雨伞机构简图3 3、可伸展机构、可伸展机构折叠雨伞机构简图折叠雨伞机构简图剪叉式机构剪叉式机构 剪叉式机构属于平面连杆机构，完全折叠后成为剪叉式机构属于平面连杆机构，完全折叠后成为紧密的捆装，展开后达到工作状态。紧密的捆装，展开后达到工作状态。特点特点1、良好的可折叠性和空间伸展性、良好的可折叠性和空间伸展性2、运动单元模块化、运动单元模块化3、结构简单，成本低廉、结构简单，成本低廉活动帐篷活动帐篷可伸缩晾衣架可伸缩晾衣架IEU平平面面四四杆杆机机构构基本形式基