机械设计原理第二章

连杆机构及其传动平面四杆机构的基本平面四杆机构的一、连杆机构的组成和道、滑块）将构件相互连接而成的机构,以实现运动按构件间相对运动的性质不同可空间连杆机 各构件间的相对运动不在同一平平面连杆机 各构件间的相对运动均在同一平面或相平行的平面 二杆 三铰链四杆机++特点全低副（于小载大、 精本 可进行多可实现不现复杂的运动规二、平面四杆三、铰链四杆是平面四连架机连 机架（固定不动AB、 连架杆（与机架相连的杆件 连杆（机架相对的杆件第一 平面四杆机构的类一、平面四杆机构的基在铰链四杆机构中，架杆作为曲柄，另架杆作在铰链四杆机构中，两个连架杆都作为在铰链四杆机构中，两个连架杆都作为铰链四杆机构的三曲柄摇杆两连架杆一为曲柄，一为摇杆的铰链四杆机构最短杆的邻边为机架,其中曲柄1作360°周转运动，3作往复摆动，主动件可以为曲柄，也可以为摇 运动形式转换：等速回转→变速摆 3 4 汽车雨刷

4摇杆

缝纫机踏板机双曲柄两个连架杆都是曲柄的铰链四杆当曲柄（主动件）（）作360°周转运运动形式转换：等速回转指两个连架杆都是摇杆的铰链四 运动形式转换：等速摆动飞机DACB二、平面四杆机构的演1改变构件的形状和运动尺寸。如通过将摇杆改变为滑2改变运动副的尺寸。、直动滑杆机构改变 RDB

R

R对心曲柄滑块机 ARBARB改变转动副B的半径扩大超过曲柄选用曲柄摇杆机构 双曲柄机构曲柄摇杆机构 双摇杆机构曲柄滑块机构 ABABCAB<AABAB>含一个移动副的四杆机构：①曲柄滑块

心，偏距为e,滑块动程大于两应用实例３：光学变倍系统——含一个移动副的四杆机构：②导杆机（由曲柄滑块机构演变而来B1B1243C曲柄滑块B 导杆含一个移动副的四杆机构：③摇块曲柄作360°周转运动，摇块绕铰链转动中心作往复摆动B 应用应用应用应用应用应用实23 应用应用实A4φ2C32

自卸卡车举升RSS 双转块机构 RSS

含一个移动副的四杆机构：④定块构件2作往复摆动，构件4在滑块中作往复41B23C 41B23C 直动滑杆含两个移动副的四杆机构：①正弦推杆3的水平位移s与构件1（尺寸a）的转角的正弦成正s=asin含两个移动副的四杆机构：②正切导杆1在一个范围内摆动，杆3作直线移角的正切成正比s=atan1 2(6

L (33

3L3结论：正弦机构的误差1是正切机构误差2第二 平面四杆机构的基本特三、压力角与四、

一 曲柄存在的条构件AB要为曲①转动副A应为周转副②为此AB杆应能占据整周中的任何位③因此AB杆应能占据与AD共线的位置AB'及AB''bc Ba

几何分取杆a与杆d共线的两杆a与杆 共线，根据几何关 △BCD中(a最短杆)∵d-a+b≥c∴a+c≤b+d∵d-a+c≥b∴a+b≤d+cC当a与d拉直共线时 可以推导出 dad在△BCD Aa为最d为最

a+b≤d+ca+c≤b+da+d≤b+cd+a≤b+cd+b≤a+cd+c≤a+b

三式中每两式相加，化简后得a≤c a≤d三式中每两式相加，化简后得d≤ad≤b曲柄存在的结1)最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度推

——机架条当机构尺寸满足杆长条件时，最短杆两端的转动副为周转副，其余转动副为摆转副平面四杆机构有曲柄的机构尺寸满足杆长条件，且最短杆为机架或连铰链四杆机构类型的BabCcAdD设a为最短杆；d为最长BabCcAdD与最短杆相邻的杆AD固定，此时为曲柄摇杆bCBacAdD最短杆AB固bCBacAdD双曲柄机CBabcAdD与最短杆相对的杆CDCBabcAdD双摇杆机CCBabcAdD无论哪根杆固定都为双摇杆机构结最短杆为连架杆---最短杆为机 双曲柄机最短杆为连 双摇杆机无论那根杆固 双摇杆机课堂练试判别下面四个图分别属于什么类型并说明连架杆的名称？BCBCADBCBCAD又∵最短杆AB固定作为BCBCAD又∵杆AD是最短杆相邻的BCADBCAD又∵杆CD是最短杆相对的∴此机构属于双摇杆其中AD、BC均为判断下列铰链四杆机构分别为什么

已知在四杆机构中，机架长40mm，两连架杆长度分18mm和45mm，则当连杆的长度在什么范围内，该机构为柄摇杆机分析：1.连杆的长度不可能是最短杆，否则的话双摇杆机构根据分析1确定18mm为最短杆连杆要么是最长杆，要么45mm的杆为最长杆解：设连杆的长度为①当Ｘmm为最长杆时：即∴X②当45mm为最长杆时：即∴X∴当23≤X≤67时，该机构为曲柄摇杆二、急回运动特性和行程速比在曲柄转动一周的过程中，有两次与连杆共线共 拉直共急回运动

摇杆转过转过

180o 1b1c 180o所用时间： 1 2曲柄转过 180o2摇杆上C点经过 180o

B B2 所用时间：t

Q1

2

v1

t

;v

t

QC1C2C2C1,t1t

v2 摇杆往复运动的平均速度不等的现象称为行程速比行程速比系数——表明急回运动的急回程度，用KK从动件快行程平均速度从动件慢行程平均速 C1C2

（18o （18o

K

v1

t2 （180o

（180oθ

KK偏置曲柄滑块机构，其极位夹角θ>0，故K>1，机构三、压力角和传传动角:压力角的余角=90-FtFF Ft

Fn

，180

Ft=通常，机构在运动过程中传动角是变化的，最小值在 a2d22adcos22 b2c22bc 2cosb22

2adcos 22c222b 0o时cos1，当180o时cos1，

★在minmax处可能最小，即在曲柄与机架共线

所以

90o

180o

通常取γmin≥40°，力矩较大时，要求γmin≥50FFF四、死γ＝0时机构不能运动。称此位置为：“死点位置死点的由两组曲柄滑块机构EFG和E´F´G´组成，而两者的曲柄位置相互错开90°，避免机构的死点位置同时出现利用死点的CACADBCBF飞机起落架机构利用了在CD共线，机构处于死点位第三节平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计包①运动设②强度设③刚度设①运动规律（位置、速度、加速度）选择机构②几何条件（如对构件长度的限制），确定各构件的③动力条件（如传动角的限制min），确定运动给定的设计条几何条件（给定连架杆或连杆的位置运动条件（给定动力条件（给定常用设计方法：图解法、解析法、实验①图解法（特点：形象但误差大②解析法（特点：精确③实验法（特点：近、凑。一般用于设计轨迹设计过确定连杆机构的结构组成：①构件数目；②运动副型、数确定机构运动简图的参数：①转动副中心之间1、实现构件给定2、实现已知运动3、实现已知运动实现给定的运动轨迹设计一B设计步骤以一定的比例画出直线B1C1、B2C2、连接B1B2、B2B3、C1C2、作B1B2、BB3 、C1C2、C2C3的中垂b1、b23、c1、c3，别相于AD。★几何问题：已知圆周上的两点或三点位置，求圆例①已知连杆AD和解有无穷多个。若要得到一个确定的解，则需要给定一些例②加热炉炉门的启闭结 已知炉门为机构 连杆，其开启位 m和关闭位置互直，且固定铰链和D在同一条垂 线上Dn例已知连杆D 该例中，A和D点的位置在各自中垂线上唯一确定，有唯转换机架法（反转法按两连架杆AB和CD的三组对应角位移23和123，已知B1，B2，B3设计2DB A

'2'D

★已知点B绕未知点C的转动中心DEC2 1

B2'例：已知:LAB、LAD、、、、、 令DBE绕D点反向转动

C C

B2'（三）按给定的行程速度变化系数K设计四杆已知连杆长求解曲柄在AC2D B

D设计常用180KK已知：CD杆长，摆角及设计曲柄摇杆机构。步骤如下①计算θ＝180°(K-②取点D作等腰三角形，腰长CD，夹角为③作C1P⊥C1C2，作C2P∠C1C2P=90°-θ，交于P④作△PC1C2的外接圆，则A点必在 AC1=b-a AC2=b+a

，则=>a=(AC2－AC1)/⑥以A为圆心，AC1为半径作弧交于E,得：a=EC2/2 b=AC2－EC2/2已知摇杆的行程速比系数K和摆角，设计四连杆

KK

90-D(