平面连杆机构的类型和工作特性

1、2022-1-14第第1 1章章 平面连杆机构平面连杆机构l 1-1 1-1 平面四杆机构的类型及其应用平面四杆机构的类型及其应用l 1-2 1-2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性l 1-3 1-3 平面四杆机构设计平面四杆机构设计l 1-4 1-4 空间连杆机构空间连杆机构连架杆连架杆机架机架连架杆连架杆连杆连杆能绕其轴线转能绕其轴线转360360的连架杆。的连架杆。仅能绕其轴线作往复摆动的连架杆。仅能绕其轴线作往复摆动的连架杆。曲柄曲柄摇杆摇杆连架杆连架杆l机架机架：固定不动的构件称为机架。：固定不动的构件称为机架。l连杆连杆：不直接与机架相连的构件称为连杆。：不直接与机架相

2、连的构件称为连杆。一一. .铰链四杆机构铰链四杆机构1-1 1-1 平面四杆机构的类型及其应用平面四杆机构的类型及其应用l连架杆连架杆：与机架相连的构件称为机架。：与机架相连的构件称为机架。1-1 1-1 平面四杆机构的基本类型平面四杆机构的基本类型 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1 1. .曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构特点：曲柄匀速运动，特点：曲柄匀速运动， 摇杆变速往复摆动。摇杆变速往复摆动。飞剪飞剪雷达雷达搅拌机搅拌机曲柄摇杆机构的应用曲柄摇杆机构的应用连杆步进送进机构连杆步进送进机构2 2. .双曲柄机构双曲柄机构惯性筛机构惯性筛机构特点：特点：通过作

3、变速运动的通过作变速运动的曲柄曲柄CDCD，使往复运动的滑使往复运动的滑块获得较大的加速度。块获得较大的加速度。2022-1-14l旋转式叶片泵旋转式叶片泵双曲柄机构双曲柄机构12341432l转到右边时，相邻两隔转到右边时，相邻两隔板间的夹角及容积增大，板间的夹角及容积增大，形成真空，于是从进口吸形成真空，于是从进口吸水；转动左边时，相邻两水；转动左边时，相邻两隔板间的夹角及容积变小，隔板间的夹角及容积变小，压力升高，从出口排水，压力升高，从出口排水，从而起到泵水的作用。从而起到泵水的作用。（1 1）平行四边形机构：）平行四边形机构：特点特点: :主动曲柄与从动主动曲柄与从动曲柄以相同的角速

4、度曲柄以相同的角速度转动，连杆作平动。转动，连杆作平动。当曲柄转到与机架当曲柄转到与机架拉直拉直重叠重叠这两位置称为这两位置称为运动不定点位置。运动不定点位置。通过加虚约束部分，避免通过加虚约束部分，避免机构运动的不确定问题。机构运动的不确定问题。A AD DC CB BA AD DC CB Bl平行四边形机构的应用平行四边形机构的应用蒸蒸汽汽机机车车驱驱动动装装置置摄影升降机构摄影升降机构播种机的机构播种机的机构契贝谢夫四足步行机构契贝谢夫四足步行机构（2 2）反平行四边形机构）反平行四边形机构车门开闭机构车门开闭机构汽车前轮转向机构汽车前轮转向机构- -等腰双摇杆机构等腰双摇杆机构飞机起落

5、架机构飞机起落架机构3.3.双摇杆机构双摇杆机构鹤式起重机机构鹤式起重机机构二二. .含一个移动副的四杆机构含一个移动副的四杆机构C CD DB BA A曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构加大加大CDCD构件的长度直至构件的长度直至A AB BC Ce eB BA AC C对心式曲柄滑块机构对心式曲柄滑块机构 偏置式曲柄滑块机构偏置式曲柄滑块机构 1 1. .曲柄滑块机构曲柄滑块机构 n偏置曲柄滑块机构（偏置曲柄滑块机构（e 0)e 0)n 对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构(e = 0)(e = 0)e e车门启闭机构车门启闭机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构转动导杆机构转动导杆机构BA1234C摆动导杆机构

6、摆动导杆机构3A124CB2.2.导杆机构导杆机构l刨床机构刨床机构n 摆动导杆机构摆动导杆机构( (ABBC)ABBC)FABCDEH Hn 转转动导杆机构动导杆机构( (ABBC)ABBC)ABCDE3 3.摇块机构和定块机构摇块机构和定块机构自卸汽车卸料机构自卸汽车卸料机构1324ABCA124CB3移动导杆机构（定块机构移动导杆机构（定块机构）A AC CB B1 12 24 43 3A124CB3BCBC杆长增至杆长增至 曲柄滑块机构（对心）曲柄滑块机构（对心）B BA AC C34211B432AC1B432AC双滑块机构双滑块机构 SsinABls 三三. .含两个移动副的四杆机

7、构含两个移动副的四杆机构n双滑块机构应用双滑块机构应用 缝纫机针杆机构缝纫机针杆机构椭圆仪机构椭圆仪机构双转块机构双转块机构1 13 32 24 4A AB B十字滑块联轴器十字滑块联轴器四四. .具有偏心轮的四杆机构具有偏心轮的四杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构偏心轮机构偏心轮机构B B转动副扩大转动副扩大偏心盘偏心盘机构是转动机构是转动副扩大的等效形式副扩大的等效形式扩大转动副扩大转动副B B的尺寸的尺寸B B 转动副扩大转动副扩大包含包含A A 转动副转动副偏心盘机构是转动偏心盘机构是转动副扩大的等效形式副扩大的等效形式四四. .具有偏心轮的四杆机构具有偏心轮的四杆机构双偏心轮机构双偏心轮

8、机构偏心轮机构动画偏心轮机构动画 连杆机构是一种应用十分广泛的机构，人造卫星太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。收放机构以及人体假肢等等，都是连杆机构。n最常见的连杆机构型式最常见的连杆机构型式( (掌握掌握）曲柄滑块机构曲柄滑块机构BA1234C曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构4123ABCD3A124CB导杆机构导杆机构1-21-2 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性l运动特性运动特性（传递和变换运动功能）（传递和变换运动功能） 转动副为整转副的条件转

9、动副为整转副的条件 急回运动特性急回运动特性l传力特性传力特性（力的传递和变换功能）（力的传递和变换功能） 压力角和传动角压力角和传动角 死点位置死点位置一一. .铰链四杆机构有整转副的条件铰链四杆机构有整转副的条件 )(3124llll4123)(llll 4231llll413121llllll1l是四杆中最短的杆是四杆中最短的杆将上式两两相加可得：将上式两两相加可得：l曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构由由 得得, , DCA 由由 得得, , DCA llll 43211l2l3l4lDAB CBC 3241llll即即l 铰链四杆机构有曲柄的条件铰链四杆机构有曲柄的条件 杆长条件杆长条件：最短

10、杆和最长杆长度之和小于或等最短杆和最长杆长度之和小于或等 于其它两杆长度之和。于其它两杆长度之和。若取与若取与最短杆相邻的杆最短杆相邻的杆为为连架杆连架杆时：时：曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构。 最短杆是连架杆或机架。最短杆是连架杆或机架。4123A AB BC CD D若取若取最短杆最短杆为为机架机架时：时：双曲柄机构双曲柄机构。若取若取最短杆最短杆为为连杆连杆时，时，即最短杆相对的杆为机架：即最短杆相对的杆为机架： 双摇杆机构。双摇杆机构。4123A AB BC CD D4123A AB BC CD D不满足不满足杆长之和条件杆长之和条件 即：最短杆加最长杆即：最短杆加最长杆大于大于其余两杆长度

11、之其余两杆长度之和，则铰链四杆机构无论取哪杆为机架均和，则铰链四杆机构无论取哪杆为机架均无曲柄存在，只能得到双摇杆机构。无曲柄存在，只能得到双摇杆机构。123A AB BC CD D41 1）极位夹角）极位夹角B2C2B1C1A211C34BD极位夹角极位夹角2.2.急回运动特性急回运动特性曲柄与连杆曲柄与连杆 时，曲柄所夹的锐角。时，曲柄所夹的锐角。拉直拉直重叠重叠曲柄转角曲柄转角01180对应的时间对应的时间111/t摇杆点摇杆点C C的的平均速度平均速度1202180122/tv1v21211/tCCv )2122/ tCCv)2 2) )急回特性急回特性结论：结论：t1t2v2v1B2

12、C2B1C1A211C34BDabcd3 3）行程速比系数）行程速比系数k kl 工作行程（正行程）为慢速运动；空回行程工作行程（正行程）为慢速运动；空回行程（反行程）为快速运动，称为急回运动。（反行程）为快速运动，称为急回运动。V V2 2VV1 1l衡量摇杆急回作用的程度，用衡量摇杆急回作用的程度，用行程速度变行程速度变化系数化系数K K180180212112ttkmm11180kk 角越大，角越大，K K值越大，急回运动的性质也越显著。值越大，急回运动的性质也越显著。讨论：讨论： 1 1）对心曲柄滑块机构）对心曲柄滑块机构314AB2Cab1B1B2C1C2HC1B1B2HC2 偏置曲

13、柄滑块机构偏置曲柄滑块机构2AB134eCab12222)()(eabebaH0,有急回特性有急回特性。0,无急回特性无急回特性。aH221B2B11ABB2C2B1C1A211C34BDb2 2）曲柄摇杆机构）曲柄摇杆机构3 3）摆动导杆机构）摆动导杆机构特点：特点：有急回特性。有急回特性。曲柄与连杆拉直曲柄与连杆拉直曲柄与连杆重叠曲柄与连杆重叠时，对应曲柄位置线所夹锐角。时，对应曲柄位置线所夹锐角。曲柄与导杆垂直时，即导杆处曲柄与导杆垂直时，即导杆处于两极限位置时，曲柄对应位于两极限位置时，曲柄对应位置线所夹锐角置线所夹锐角极位夹角。极位夹角。3.3.压力角和传动角压力角和传动角n 从动件

14、从动件CDCD受的力受的力F F作用线与该点的绝对作用线与该点的绝对速度速度Vc Vc 所夹锐角，所夹锐角，称为称为此位置此位置的的压力角。压力角。n连杆与摇杆之间所连杆与摇杆之间所夹的锐角为夹的锐角为传动角。传动角。V VC CF F1 1A AB BC CD D12 23 34 4FVC1ABCD1234越小，受力越好越小，受力越好。越大，受力越好越大，受力越好。n机构在运转过程中，传动角机构在运转过程中，传动角 随机构的位随机构的位置不同而变化，为保证置不同而变化，为保证机构的传力效果，机构的传力效果， 5040minsinFFt 有效分力有效分力cosFFn垂直于垂直于F Ft t的分

15、力的分力tFnF平面四杆机构的最小传动角位置平面四杆机构的最小传动角位置原动件为原动件为ABAB4VcVcABCD1F123F1VCVCDF1CABF21234当当 为锐角时，传动角为锐角时，传动角当当 为钝角时，传动角为钝角时，传动角180 曲柄摇杆机构的最小传动角曲柄摇杆机构的最小传动角minmaxminmin)180( ,4ABCD1V VC CF123DAB2 B1C1minC2max当曲柄和当曲柄和机架机架 时，曲柄与连杆所夹锐角。时，曲柄与连杆所夹锐角。拉直拉直重叠重叠V VB3F0B1231ACB4Ad12BC3eV VB3Fn导杆机构导杆机构minmin何时出现？何时出现？对心

16、式摆动导杆机构的传动角对心式摆动导杆机构的传动角恒等于恒等于9090，是最佳传力机构。，是最佳传力机构。0 0 从动件的传动角从动件的传动角 =0 =0( (或或 =90=90) )时机时机构所处的位置。构所处的位置。4.4.死点位置死点位置B2C2V VB踏板踏板脚脚AB1C1DFB 1C234ABDV VBFB机构是否有死点位置与哪一构件为主动件有关。机构是否有死点位置与哪一构件为主动件有关。l 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构，当曲柄为主动件时无死点位置，当曲柄为主动件时无死点位置，但有极限位置，但有极限位置，当当摇杆为主动件摇杆为主动件时有死点位置时有死点位置。D DC CA AB BV VB当当曲柄曲柄（从动件）与（从动件）与连杆连杆两次共线位置为死点位置。两次共线位置为死点位置。FBl 曲柄滑块机构曲柄滑块机构，当以，当以滑块滑块3 3为主动件为主动件时有时有死点位置死点位置。B1B2C1C2HABCF当当曲柄曲柄（从动件）（从动件）与与连杆连杆两次共线两次共线位置为死点位置。位置为死点位置。l 双摇杆机构双摇杆机构，在实际