第三章 平面连杆机构

1、第三章 平面连杆机构 3.1概述 3.2平面四杆机构的基本型式和应用 3.2 平面四杆机构的运动特性 3.3 平面四杆机构的设计 3.1概述 一、 基本概念 平面四杆机构：由四个构件通过低副连接而成的 平面连杆机构称为。 铰链四杆机构：低副均为转动副的平面四杆机构。3.2平面四杆机构的基本型式和应用 一、四杆机构的基本形式 下图所示为铰链四杆机构, 其中AD杆为机架, 与机架相连的AB杆和CD杆称为连架杆, 与机架相对的BC杆称为连杆。 其中能作整周回转运动的连架杆称为曲柄； 只能在小于360的范围内摆动的连架杆称为摇1、曲柄摇杆机构。 定义：两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆的四杆机构，成为

2、曲柄摇杆机构 作用： 曲柄摇杆机构的主要用途是改变运动形式, 可将回转运动转变为摇杆的摆动 例1：缝纫机动力机构；例2：雷达天线机构 2. 双曲柄机构 定义：两连架杆均为曲柄的四杆机构 称为双曲柄机构。 平行双曲柄机构： 在双曲柄机构中, 若相对的两杆长度 分别相等。 作用：等速转变为变速转动 例2：平行四边形机构例3：机车车轮联动机构。 3. 双摇杆机构 定义： 两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。 作用： 摆动变为摆动 例 1：双摇杆机构 例2：鹤式起重机三、滑块四杆机构的形式及应用 1曲柄滑块机构（1为曲柄，3为滑块） (2) 应用： 曲柄滑块机构用途很广, 主要用于将回转运动转变

3、为往复运动的场合。 如、 冲压机构等。 3.2 平面四杆机构的运动特性一、急回特性（曲柄摇杆机构为例） 极位：当曲柄为原动件时，摇杆作往复摆动的左、右两个极限位置为； 极位夹角：曲柄在摇杆处于两极位时的对应位置所夹的锐角称为，用q 表示； 最大摆角（y）：摇杆的两个极位所夹的角度。 急回特性：当曲柄等速转动时，摇杆来回摆动的速度不同，返回速度较大。称为机构的，通常用行程速度变化系数K来表示这种特性，即 说明：机构的急回程度取决于极位夹角的大小，只要q 不等于零，即 K1，则机构具有急回特性；q 越大，K值越大，机构的急回作用就越显著。二 、 压力角和传动角 压力角a:从动件上受力点的速度方向与

4、所受作用力方向之间所夹的锐角。 传动角g:压力角的余角，g 角更便于观察和测量。在机构运动过程中，压力角和传动角的大小是随机构位置而变化的，为保证机构的传力性能良好，设计时须限定最小传动角或最大压力角amax。通常取gmin 4050。为此，必须确定g = gmin时机构的位置并检验gmin的值是否小于上述的最小允许值。对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置，如图所示。 导杆机构，由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向，与从动杆受力的速度方向始终一致，所以传动角始终等于90 2死点 定义：传动角为90度。 表现：倒、顺转向不定（图a）或者从动件卡

5、死不动（图b）的现象。 曲柄滑块机构中，以滑块为主动件、曲柄为从动件时，死点位置是连杆与曲柄共线位置。 摆动导杆机构中，导杆为主动件、曲柄为从动件时，死点位置是导杆与曲柄垂直的位置。 克服死点方法：利用惯性法使机构渡过死点；当一个机构处于死点位置时，可借助另一个机构来越过死点。 利用死点：飞机起落架；夹具夹紧 (1) 按照给定的运动规律(位置、 速度、 加速度)设计四杆机构； (2) 按照给定的点的运动轨迹设计四杆机构。 对于上述两类基本问题的设计方法有图解法、 实验法和解析法。 图解法直观, 实验法简便, 解析法精确。 本章重点介绍图解法。 3.3平面四杆机构的设计一、 图解法 1. 按给定

6、连杆位置设计四杆机构 如图所示, 已知连杆BC的长度BC和依次所处的三个位置B1C1、 B2C2 、 B3C3, 试设计该四杆机构。 设计分析: 由图可知, B1 、 B2 、 B3三点是在以铰链A点为圆心的圆弧上运动的点, 故用已知圆弧上的三点求圆心的方法, 可求出铰链中心点A、 D。 设计步骤: (1) 作B1、 B2和B2、 B3连线的垂直平分线b12、 b23, 其交点为固定铰链中心A的位置。 (2) 作C1、 C2和C2、 C3连线的垂直平分线c12、 c23, 其交点为固定铰链中心D的位置。 (3) 连接A、 B1、 C1、 D, 就是所求的铰链四杆机构。图 给定连杆三个位置设计四

7、杆机构2. 按给定的行程速比系数设计四杆机构 给定了行程速比系数K, 就是给定了四杆机构急回运动的条件, 从而确定了极位夹角。 根据极位夹角和其他一些限制条件, 可用图解法方便地作出曲柄摇杆机构、 曲柄滑块机构及摆动导杆机构。 1) 设计曲柄摇杆机构 设已知摇杆CD长度为c、 摆角和行程速比系数K, 试设计该曲柄摇杆机构。 该设计的关键是确定固定铰链A的位置。设计步骤如下：设计步骤： （1）计算出极位夹角q； （2）任取适当的长度比例尺mL，求出摇杆的尺寸CD，根据摆角作出摇杆的两个极限位置C1D和C2D。 （3）连接C1C2为底边，作C1C2O= C2C1O=90q 的等腰三角形，以顶点O为圆心，C1O为半径作辅助圆，由图11-33可知，此辅助圆上C1C2所对的圆心角等于2q，故其圆周角为q； （4）在辅助圆上任取一点A，连接A C1、A C2，即能求得满足K要求的四杆机构。 lAB=mL（AC2AC1）/2 lBC=mL（AC2AC1）/2 图2 图1