平面连杆机构二

1、平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art机械设计基础机械设计基础 平面连杆机构平面连杆机构 段齐骏段齐骏南京理工大学设计艺术系南京理工大学设计艺术系平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Sc

2、ience & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art3.2.1 优点：优点：面接触面接触承载能力强，便于润滑寿命长；承载能力强，便于润滑寿命长； 低副低副形状简单，易加工，易于操纵机构；形状简单，易加工，易于操纵机构； 易封闭：依靠自身的几何约束保持运动副接触。易封闭：依靠自身的几何约束保持运动副接触。 缺点：缺点：（1 1）运动精确性较低：运动副中间隙的累积误差大；）运动精确性较低：运动副中间隙的累积误差大；（2 2）只能近似实现给定的运动规律）只能近似实现给定的运动规律; ;（3

3、 3）设计复杂；）设计复杂；（4 4）平衡困难）平衡困难, ,只适合速度较低的场合。只适合速度较低的场合。3.2.2 平面连杆机构的特点：平面连杆机构的特点：由低副联接而成的机构称为连杆机构；由低副联接而成的机构称为连杆机构；含有高副的机构称为高副机构；含有高副的机构称为高副机构；平面连杆机构：只含平面低副的平面机构。平面连杆机构：只含平面低副的平面机构。平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mech

4、anic Engineering . Department of Design Art3.2.3 平面四杆机构的基本型式平面四杆机构的基本型式平面四杆机构的最基本型式；平面四杆机构的最基本型式；所有运动副均为转动副的平面所有运动副均为转动副的平面四杆机构。四杆机构。 (含有含有0个移动个移动副副)1）铰链四杆机构；）铰链四杆机构；2）含一个移动副的平面四杆机构；）含一个移动副的平面四杆机构；3）含二个移动副的平面四杆机构）含二个移动副的平面四杆机构平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing Universi

5、ty of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art1A423CBD整转副：整转副：二构件相对运动为整周转动二构件相对运动为整周转动 A摆动副：摆动副：二构件相对运动不为整周转动二构件相对运动不为整周转动 D曲柄：曲柄： 作整周转动的连架杆作整周转动的连架杆 1摇杆：摇杆： 非整周转动的连架杆非整周转动的连架杆 34 机架机架1，3 连架杆连架杆 定轴转动定轴转动2 连杆连杆 平面运动平面运动 固定不动固定不动连架杆连架杆平面连杆机构Nanjing Universit

6、y of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art铰链四杆机构的基本形式铰链四杆机构的基本形式:（根据连架杆不同运动形式分）（根据连架杆不同运动形式分）（1）曲柄摇杆机构）曲柄摇杆机构平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science &

7、; Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art铰链四杆机构的基本形式铰链四杆机构的基本形式:（根据连架杆不同运动形式分）（根据连架杆不同运动形式分）（2）双曲柄机构）双曲柄机构正平行四边形机构正平行四边形机构平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Departm

8、ent of Design Art铰链四杆机构的基本形式铰链四杆机构的基本形式:（根据连架杆不同运动形式分）（根据连架杆不同运动形式分）（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平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design ArtADCB2143ADCB12344A1B2D3C曲柄曲柄 偏心轮偏心轮偏心轮机构

9、偏心轮机构 曲柄为偏心轮结构的连杆机构曲柄为偏心轮结构的连杆机构偏心距曲柄长偏心距曲柄长 扩大转动副扩大转动副偏心轮机构偏心轮机构应用：应用： 多用于曲柄销承受较大冲击、曲柄较短、需安装在直多用于曲柄销承受较大冲击、曲柄较短、需安装在直轴中部的机器。轴中部的机器。3.2.4 铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化 偏心曲柄摇杆机构偏心曲柄摇杆机构偏心曲柄滑快机构偏心曲柄滑快机构平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . Scho

10、ol of Mechanic Engineering . Department of Design Art偏心泵机构偏心泵机构平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design ArtDABCDBA12341234CKcKcB1A324CB241ACe3 转动副转化成移动副转动副转化成移动副 平面连杆机构Nanjing Univ

11、ersity of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art曲柄滑块机构（偏距曲柄滑块机构（偏距e）e0，偏置曲柄滑块机构，偏置曲柄滑块机构e=0， 对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构冲床、内燃机、冲床、内燃机、空压机、曲柄压力机等。空压机、曲柄压力机等。(1)平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2

12、005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art(2) 导杆机构导杆机构导杆导杆 3 作用：对滑块起导路作用作用：对滑块起导路作用导杆整周转动导杆整周转动 :转动导杆机构转动导杆机构平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechan

13、ic Engineering . Department of Design Art(2) 导杆机构导杆机构导杆导杆 3 作用：对滑块起导路作用作用：对滑块起导路作用导杆只作摆动导杆只作摆动 : 摆动导杆机构摆动导杆机构平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art牛头刨牛头刨平面连杆机构Nanjing Univers

14、ity of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art(3) 摇块机构摇块机构摇块摇块- 3 ； 绕绕C点摇摆点摇摆自卸卡车车厢自卸卡车车厢平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School

15、of Mechanic Engineering . Department of Design Art(4) 定块机构（又名移动导杆机构）定块机构（又名移动导杆机构）手摇唧筒机构手摇唧筒机构定块定块 3 固定不动固定不动平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art四杆机构含有一个移动副四杆机构含有一个移动副曲柄滑块机

16、构曲柄滑块机构导杆机构导杆机构摇块机构摇块机构定块机构定块机构四杆机构含有二个移动副四杆机构含有二个移动副正弦机构正弦机构正切机构正切机构双转块机构双转块机构双滑块机构双滑块机构转动副转动副移动副移动副平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art(1) 正弦机构正弦机构 (曲柄移动导杆机构曲柄移动导杆机构 )sin

17、3ABlS缝纫机的刺布机构缝纫机的刺布机构移动构件移动构件 2、 3 平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art(2) 正切机构正切机构移动构件移动构件 2、 3 tan3 lS平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing Un

18、iversity of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art(3) 双转块机构双转块机构 (十字滑块联轴节十字滑块联轴节)平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art(4) 双滑块机构

19、双滑块机构 （椭圆仪）（椭圆仪）连杆连杆BC连线上的任一点轨迹为以连线上的任一点轨迹为以A为中心的椭圆。为中心的椭圆。其中，中点其中，中点D的轨迹是以的轨迹是以A为圆心的圆。为圆心的圆。平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art3、更换机架、更换机架 双摇杆机构双摇杆机构定块机构定块机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲

20、柄滑块机构曲柄滑块机构双曲柄机构双曲柄机构转动导杆机构转动导杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 摇块机构摇块机构12341234123412341234123412341234平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art四杆机构含有四杆机构含有1个移动副个移动副曲柄滑块、导杆曲柄滑块、导杆摇块、定块摇块、定块四杆机构含

21、有四杆机构含有2个移动副个移动副正弦、正切正弦、正切双转块、双滑块双转块、双滑块四杆机构含有四杆机构含有0个移动副个移动副曲柄摇杆、双曲柄曲柄摇杆、双曲柄 (曲柄主动曲柄主动)曲柄摇杆、双摇杆曲柄摇杆、双摇杆 (摇杆主动摇杆主动)更换机架更换机架更换机架更换机架更换机架更换机架转动副变移动副转动副变移动副平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Departm

22、ent of Design Art3.3.1平面四杆机构曲柄存在条件平面四杆机构曲柄存在条件 铰链四杆机构曲柄存在条件铰链四杆机构曲柄存在条件证明：证明： 不失一般性，以图中的转动副不失一般性，以图中的转动副A为例，证明转动副为例，证明转动副A成为整转副的条件。成为整转副的条件。（1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的 长度之和（称为杆长条件）；长度之和（称为杆长条件）；（2）组成该整转副的两构件之一为最短杆。）组成该整转副的两构件之一为最短杆。在机构运动的任一位置，若令在机构运动的任一位置，若令f= lBD，则由三角形的边角关系：，则由

23、三角形的边角关系： b+cf，b+cfmax=a+d， (B在在B1处处) |bc|f，|bc|fmin=|da| （B在在B2处）处）若若ad，则，则|da|=ad d+bc+ad+cb+ad+ac+b上式两两相加上式两两相加:ab, ac,上式两两相加上式两两相加:addcdb,da,d = min得证得证abcdabcd11abcd22平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic En

24、gineering . Department of Design Art铰链四杆机构类型判定：铰链四杆机构类型判定：双曲柄机构双曲柄机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构杆长之和条件杆长之和条件N双摇杆机构双摇杆机构Y最短杆为连架杆最短杆为连架杆最短构件为机架最短构件为机架最短杆对边的为机架最短杆对边的为机架YY特例：平行四边形机构与反平行四边形机构为双曲柄机构。特例：平行四边形机构与反平行四边形机构为双曲柄机构。平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Scienc

25、e & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art平行四边形机构平行四边形机构反平行四边形机构反平行四边形机构平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art2BCe1C2B1AabE 曲柄滑块机构曲柄存在条件曲柄

26、滑块机构曲柄存在条件 直角直角 AC1E：AC1AE b-ae ba+e曲柄存在的条件曲柄存在的条件: ba+e 偏置偏置 ba 对心对心 ( e=0)直角直角 AC2E： AC2AE a+be ba-e平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art3.3.2 平面四杆机构工作特性平面四杆机构工作特性(1) 机构的急

27、回运动特性机构的急回运动特性 原动件作匀速转动，从动件相对机架原动件作匀速转动，从动件相对机架作往复运动的机构，从动件正行程和反行作往复运动的机构，从动件正行程和反行程的平均速度不相等的特性。程的平均速度不相等的特性。曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄曲柄AB1AB2， 摇杆摇杆C1DC2D，曲柄曲柄AB2AB1，摇杆摇杆C2DC1D，正行程正行程 ：反行程反行程 ：正行程慢，反行程快。正行程慢，反行程快。,1/11t,1/tCD,2/22t,2/tCDCDCDtt1212 1） 行程速度变化系数行程速度变化系数121212平面连杆机构Nanjing University of Science &a

28、mp; Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art(2) 行程速度变化系数行程速度变化系数218018021211v输出从动件v输出从动件）慢行程的平均速度（）快行程的平均速度（慢快K180180212112ttttKCDCD11180KK可见：可见：越大，急回特性越显著越大，急回特性越显著 。-极位夹角极位夹角121212平面连杆机构Nanjing University of Science

29、& Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art(a) (a) 偏置曲柄滑块机构：偏置曲柄滑块机构： AeB2B1C12C慢行程121(3) 其它具有急回特性的机构其它具有急回特性的机构平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technolog

30、y . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art(b) (b) 摆动导杆机构：摆动导杆机构： (3) 其它具有急回特性的机构其它具有急回特性的机构121212平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art 往复式运动机械中，为提高劳动生产率，要

31、求工作行往复式运动机械中，为提高劳动生产率，要求工作行程慢，非工作行程快。程慢，非工作行程快。如：牛头刨床机构，刨时的速度回刀的速度如：牛头刨床机构，刨时的速度回刀的速度(4) 急回机构的应用急回机构的应用平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art2） 压力角和传动角压力角和传动角cosPPtsinPPn90(1

32、) 压力角压力角 从动件上某点的受力方向从动件上某点的受力方向与从动件上该点速度方向的所与从动件上该点速度方向的所夹的锐角。夹的锐角。(2) 传动角传动角压力角余角压力角余角平面连杆机构经常用平面连杆机构经常用衡量机构的传动质量衡量机构的传动质量( (易于测量易于测量) ) 有效分力有效分力 无效分力无效分力 ，对机构传动越有利，对机构传动越有利 Pt 对机构传动越有利对机构传动越有利 反映力的有效利用程度反映力的有效利用程度11vv平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of S

33、cience & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art (4) 传动角的计算传动角的计算 40min,90180,90(3) 许用传动角许用传动角一般：一般：50min 传动角是原动件位置的连续函数。因此在机构运动的传动角是原动件位置的连续函数。因此在机构运动的一个周期中，一定存在最小传动角一个周期中，一定存在最小传动角 min。高速机构：高速机构： 构件构件2、3的夹角的夹角AB2BDCC2C11BnPPPtcvminmax平面连杆机构Nanjing University of S

34、cience & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art3)死点90, 0C1C2DPAB1B2(1) 死点位置死点位置:避免在死点位置起动。避免在死点位置起动。运转时，靠惯性冲过死点。运转时，靠惯性冲过死点。(2) 死点的不利影响：死点的不利影响：运动不确定运动不确定卡死卡死(3) 克服死点的方法：克服死点的方法：曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构以摇杆或滑块为主动件时，会产生死点。平面连杆机构Nanjing University of Science & Technology 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art(4) 死点的利用：死点的利用：飞机起落架机