平面连杆机构课件

1、第三章第三章 机构与机械传动 概述的主要概念：机器；机构；机械；构件；零件；运动副；高副；低副； 连杆机构是全部由回转副和移动副组成的机构，连杆机构是全部由回转副和移动副组成的机构，其上各构件均在同一平面或平行平面内运动。其上各构件均在同一平面或平行平面内运动。特点特点1.优点优点1）各构件以低副相连）各构件以低副相连,压强小压强小,易于润滑易于润滑,磨损小；磨损小；3.1 平面连杆机构平面连杆机构2）能由本身几何形状保持接触能由本身几何形状保持接触;3）制造方便，精度高；）制造方便，精度高；4）构件运动形式的多样性，实现多种多样的运动轨迹。）构件运动形式的多样性，实现多种多样的运动轨迹。2.

2、缺点缺点1）机构复杂）机构复杂,传动积累误差较大（只能近似实现给传动积累误差较大（只能近似实现给定的运动规律）；定的运动规律）；2）设计计算比较复杂；）设计计算比较复杂；3）作复杂运动和往复运动的构件的惯性力难以平）作复杂运动和往复运动的构件的惯性力难以平衡，高速时常引起较大的振动，所以一般用于速度衡，高速时常引起较大的振动，所以一般用于速度较低的场合。较低的场合。 3.1.1 铰链四杆机构的基本型式铰链四杆机构的基本型式 铰链四杆机构铰链四杆机构 所有运动副均为转动所有运动副均为转动副的平面四杆机构称为铰副的平面四杆机构称为铰链四杆机构，其它型式的链四杆机构，其它型式的平面四杆机构都可以看成

3、平面四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而成是在它的基础上演化而成的。的。 根据构件数目分根据构件数目分为四杆机构、五杆机构为四杆机构、五杆机构。广泛应用的是。广泛应用的是平面四杆机构，而且它是构成和研究平面多杆机构的基础。平面四杆机构，而且它是构成和研究平面多杆机构的基础。 组成转动副的两构件能作整周相对转动该转动副组成转动副的两构件能作整周相对转动该转动副称为称为整转副整转副，否则为，否则为摆动副摆动副。 机架机架组成组成曲柄曲柄连架杆连架杆连杆连杆摇杆摇杆 曲柄所联接的两个转动副均为整转副，而曲柄所联接的两个转动副均为整转副，而摇杆所联接的两个转动副均为摆动副。摇杆所联接的两个转动副均为

4、摆动副。 按照两连架杆的运动形式的不同，可将铰链四杆机按照两连架杆的运动形式的不同，可将铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种类构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种类型。型。杆长条件杆长条件机架条件机架条件机构类型机构类型满足杆长之满足杆长之和条件和条件最短杆相邻的杆为机架最短杆相邻的杆为机架曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构最短杆本身为机架最短杆本身为机架双曲柄机构双曲柄机构最短杆相对的杆为机架最短杆相对的杆为机架双摇杆机构（双摇杆机构（I）不满足杆长不满足杆长之和条件之和条件任意杆为机架任意杆为机架双摇杆机构（双摇杆机构（II）四杆铰链运动链成为曲柄摇杆机构的条件四杆铰链

5、运动链成为曲柄摇杆机构的条件1. 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和，以最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和，以最短杆的临杆为机架最短杆的临杆为机架应用：牛头刨床；缝纫机踏板应用：牛头刨床；缝纫机踏板缝纫机踏板：缝纫机踏板：2. 双曲柄机构双曲柄机构最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和，以最最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和，以最短杆为机架时短杆为机架时应用：惯性筛机构应用：惯性筛机构正平行四边形机构：两相对构件的长度相等正平行四边形机构：两相对构件的长度相等应用：挖土机铲车；机车车轮联动机构应用：挖土机铲车；机车车轮联动机构反平行四

6、边形机构：反平行四边形机构：应用：汽车车门启闭器应用：汽车车门启闭器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车轮车轮3. 双摇杆机构双摇杆机构最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和，以最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和，以最短杆相对的构件为机架时；或者最短杆相对的构件为机架时；或者最短杆与最长杆之和大于其余两杆长度之和；最短杆与最长杆之和大于其余两杆长度之和；应用：港口鹤式起重机变幅机构；应用：港口鹤式起重机变幅机构； 汽车前轮的转向机构汽车前轮的转向机构飞机起落架飞机起落架鹤式起重机鹤式起重机1. 转动副转化成移动副的演化转动副转化成移动副的演化3.1.2

7、 四杆机构的演化四杆机构的演化对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构还可以转化为还可以转化为双滑块机构双滑块机构曲柄移动导杆机构曲柄移动导杆机构2. 扩大转动副扩大转动副 在左图中若将转动副在左图中若将转动副B的半径扩大到比曲柄的半径扩大到比曲柄AB的的长度还要大，则曲柄滑块机构转化为长度还要大，则曲柄滑块机构转化为偏心轮机构偏心轮机构。 在含曲柄的机构中，若曲柄的长度很短，在柄状在含曲柄的机构中，若曲柄的长度很短，在柄状曲柄两端装设两个转动副存在结构设计方面的问题，曲柄两端装设两个转动副存在结构设计方面的问题，故常常设计成偏心轮机构。故常常设计成偏心轮机构。曲柄摇杆

8、机构曲柄摇杆机构取不同构件为机架各构件间的相对运动关系不变取不同构件为机架各构件间的相对运动关系不变3. 取不同构件作机架取不同构件作机架（1）曲柄摇杆机构）曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构双双摇杆机构摇杆机构（2）曲柄滑块机构）曲柄滑块机构(a)曲柄滑块机构曲柄滑块机构(b)曲柄转动曲柄转动导杆导杆机构机构(c)曲柄摇块机构曲柄摇块机构(b)曲柄摆动曲柄摆动导杆导杆机构机构(d)定块机构定块机构 组成移动副的两活动构件，组成移动副的两活动构件，画成杆状的构件称为画成杆状的构件称为导杆，导杆，画成画成块状的构件称为块状的构件称为滑块滑块。对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 因导路的中线通过曲柄的

9、回转中心而得名。该机构能把因导路的中线通过曲柄的回转中心而得名。该机构能把回转运动转换为往复直线运动或作相反的转变，广泛应用于回转运动转换为往复直线运动或作相反的转变，广泛应用于蒸汽机、内燃机、空压机以及各种冲压机器中。蒸汽机、内燃机、空压机以及各种冲压机器中。 转动导杆机构转动导杆机构 该机构是通过将曲柄滑块机构中的曲柄固该机构是通过将曲柄滑块机构中的曲柄固定演化而成，它可将主动件的匀速回转转化为定演化而成，它可将主动件的匀速回转转化为导杆的非匀速转动。导杆的非匀速转动。 摆动导杆机构摆动导杆机构 该机构具有急回运动性质，且其传动角该机构具有急回运动性质，且其传动角始终为始终为90度，具有最

10、好的传力性能，常用于度，具有最好的传力性能，常用于牛头刨床、插床和送料装置中。牛头刨床、插床和送料装置中。 定块机构定块机构 该机构是通过将曲柄滑块机构中的滑块固定而该机构是通过将曲柄滑块机构中的滑块固定而演化得出，它可把主动件的回转或摆动转化为导杆演化得出，它可把主动件的回转或摆动转化为导杆相对于滑块的往复移动。相对于滑块的往复移动。 摇块机构摇块机构 该机构是通过将曲柄滑块机构中的连杆固定而该机构是通过将曲柄滑块机构中的连杆固定而演化得出，它可把主动件的匀速回转运动转化为导演化得出，它可把主动件的匀速回转运动转化为导杆相对于滑块的往复移动并随滑块摆动的形式。杆相对于滑块的往复移动并随滑块摆

11、动的形式。 翻斗翻斗曲柄摇杆机构中，原动件曲柄摇杆机构中，原动件AB以以等速转动等速转动1（1）输出件）输出件CD的两极限位置的两极限位置当当ABAB与与BCBC两次共线时，输出件两次共线时，输出件CDCD处于两极限位置。处于两极限位置。极位夹角极位夹角：当摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄当摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄位置线所夹的锐角。位置线所夹的锐角。3.1.3 四连杆机构的运动特点四连杆机构的运动特点 （1）急回特性）急回特性曲柄转角曲柄转角 1801对应的时间对应的时间111/t摇杆点摇杆点C的的平均速度平均速度1802122/t1121/vC Ct2212/vC CtB2C2B1C

12、11A211C34BDabcd2摆角摆角极位夹角极位夹角 v1v2（2）输出件的行程速度变化系数）输出件的行程速度变化系数K：从动件快行程平均速度从动件快行程平均速度v2与慢行程平均速度与慢行程平均速度v1之比。之比。11180KK180180212112ttvvK平面四杆机构具有急回特性的条件：平面四杆机构具有急回特性的条件：（1）原动件作等速整周转动；）原动件作等速整周转动；（2）输出件作往复运动；）输出件作往复运动；（3）0314AB2Cab1（2）曲柄滑块机构中，原动件曲柄滑块机构中，原动件AB以以等速转动等速转动1B1B2H0, ,无急回特性无急回特性C1C2对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构2AB134eCab1C1B1B2HC20, ,有急回特性。有急回特性。偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构3.1.3 压力角与传动角压力角与传动角在不计摩擦力、重力、惯性力的条件下，机在不计摩擦力、重力、惯性力的条件下，机构中驱使构中驱使输出件输出件运动的运动的力的方向线力的方向线与与输出件输出件上上受力点的速度方向线受力点的速度方向线所夹的锐角。所夹的锐角。压力角：压力角：传动角：传动角： 压力角的余角。压力角的余角。vcFF