曲柄滑块机构导杆机构课件

常用机构设计——

平面连杆机构机构分析与机械零件的选用常用机构设计——

3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化一、基本概念

铰链四杆机构：构件间的联接都是转动副的平面四杆机构。是最简单的平面连杆机构。机架：机构的固定构件连杆：与机架相对的构件连架杆：与机架相连的构件曲柄：可以作整周转动的连架杆摇杆：来回摆动的连架杆3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化一、基本概念3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化二、铰链四杆机构的基本形式根据两个连架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构可分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化二、铰链四杆机3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化1)曲柄摇杆机构特点：既能将曲柄的整周转动变换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换为曲柄的连续回转运动。

曲柄摇杆机构应用：雷达天线调整机构

3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化1)曲柄摇杆3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化曲柄摇杆机构应用

搅拌机缝纫机3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化曲柄摇杆机构应3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化曲柄摇杆机构应用

3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化曲柄摇杆机构应3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化

2)双曲柄机构：两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构。可为正平行双曲柄机构和反平行双曲柄机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化2)双曲柄3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化双曲柄机构的应用

惯性筛机构

联动机车

3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化双曲柄机构的应3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化车门启闭机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化车门启闭机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化3、双摇杆机构及应用两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。

翻台机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化3、双摇杆机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化双摇杆机构应用两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。

汽车拖拉机前轮转向机构

夹具机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化双摇杆机构应用3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化双摇杆机构应用两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。

飞机起落架机构起重机3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化双摇杆机构应用四杆机构类型的判别3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化

1最长杆+最短杆小于等于其余两杆的和2最长杆+最短杆大于其余两杆的和——双摇杆机构四杆机构类型的判别3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演四杆机构类型的判别3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化

四杆机构类型的判别3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化三、铰链四杆机构的演化

1、曲柄滑块机构

曲柄摇杆机构通过扩大转动副，使转动副变成移动副。曲柄滑块机构曲柄摇杆机构特点：可以实现转动和往复移动的变换。3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化三、铰链四杆机3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化对心曲柄滑块机3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化应用

内燃机3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化应用3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化2、偏心轮机构——曲柄滑块机构通过增大转动副B的尺寸。

曲柄滑块机构偏心轮机构

特点：偏心距相当于原曲柄的长度，提高强度，简化结构，便于安装。主要应用于承受较大冲击载荷破碎机、剪床、冲床等机械中。3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化2、偏心轮机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化偏心轮机构应用3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化偏心轮机构应用3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化3、曲柄滑块机构导杆机构、定块机构、摇块机构曲柄滑块机构————————转动导杆机构

取不同构件为机架应用：插床机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化3、曲柄滑块机

曲柄滑块机构————————摆动导杆机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化应用：3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化应用：3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化应用-手压抽水机曲柄滑块机构————————定块机构取滑块为机架3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化应用-手压抽水3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化曲柄滑块机构————————摇块机构应用：卡车车箱自动翻转卸料机构。

3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化曲柄滑块机构—3.1.1铰链四杆机构的演化小结

铰链四杆机构的演化曲柄摇杆机构曲柄滑块机构偏心轮机构取不同构件为机架导杆机构定块机构摇块机构取不同构件为机架

双曲柄机构双摇杆机构3.1.1铰链四杆机构的演化小结铰链四杆机构的演化取3.1.2平面四杆机构的基本特性一、急回特性和行程速比系数基本概念1、摆角ψ——摇杆处于两极限位置（C1D和C2D）时的夹角，用ψ

表示。2、极限位置3、极位夹角θ——摇杆处于两极限位置时曲柄所在两位置之间所夹的锐角，称为极位夹角。3.1.2平面四杆机构的基本特性一、急回特性和行程速比系3.1.2平面四杆机构的基本特性

1、急回特性

——当曲柄等速逆时针转动时，作往复运动的摇杆在空回行程(C2D-C1D)的平均角速度(ωm1)大于工作行程(C1D-C2D)的平均角速度

(ωm2)

，这一性质称为四杆机构的急回特性。

3.1.2平面四杆机构的基本特性1、急回特性工作行程曲柄：AB2—AB1φ1=180+θt1

恒定ω摇杆：C2D—C1Dψt1ωm1=ψ/t13.1.2平面四杆机构的基本特性过程分析：空回行程构件位置转过的角度所需时间平均角速度曲柄：AB1—AB2φ2=180-θt2恒定ω摇杆：C1D—C2Dψt2ωm2=ψ/t2可知，工作行程的时间t1大于空回行程的时间t2。工作行程3.1.2平面四杆机构的基本特性可知，工作行程的

结论：

曲柄等速转动时，对于摇杆来说，C点的工作行程和空回行程相同，均为C1C2,而时间不同，t1>t2，故Ｃ点的空回行程的平均角速度大于工作行程的平均角速度，机构的这种特性称为急回特性。

ωm2>ωm13.1.2平面四杆机构的基本特性机构具有急回特性，可使机械工作速度小，所需功率小，回程速度大，缩短非工作时间，提高生产效率。结论：3.1.2平面四杆机构的基本特性机行程速比系数K机构的急回特性用ωm2和ωm1的比值K来表示，它说明机构的急回程度，通常将K称为行程速比系数。3.1.2平面四杆机构的基本特性行程速比系数K3.1.2平面四杆机构的基本特性上式表明，机构的急回程度取决于极位夹角θ的大小。只要θ≠0°，总有K＞1，机构具有急回特性；θ角越大，K值也越大，机构的急回特性也越明显。当θ=0°时，K=1则机构无急回特性。3.1.2平面四杆机构的基本特性上式表明，机构的急回程度取决于极位夹角θ的大小。只要θ≠0°无急回特性3.1.2平面四杆机构的基本特性有急回特性无急回特性3.1.2平面四杆机构的基本特性有急回特性3.1.2平面四杆机构的基本特性

二、压力角和传动角从动件上C点所受的力F与C点速度vc方向之间所夹的锐角α称为压力角。传动角是压力角的余角，用γ表示，即α+γ=90°3.1.2平面四杆机构的基本特性二、压力角和传动角3.1.2平面四杆机构的基本特性——α越小，传力性能越好（γ越大，传力性能越好）◆沿从动件径向的分力Fn=Fsinα非但不能作功，而且增大摩擦阻力，是一个有害分力;

◆沿速度vc方向的分力Ft=Fcosα是推动从动件作功的一个有效分力；

二、压力角（传动角）对机构传力性能的影响3.1.2平面四杆机构的基本特性——α越小，传力性能越好3.1.2平面四杆机构的基本特性

机构运行动过程中，压力角（传动角）是变化的。为保证传力性能，压力角不能过大，对于一般机构，应使αmax≤[α]。若用传动角来度量，则γmin≥

[γ]

如何求机构最小传动角（最大压力角）？

3.1.2平面四杆机构的基本特性机构运行动过程中，3.1.2平面四杆机构的基本特性

最小传动角γmin不易直接求得，常通过连杆与从动件之间的夹角δ来求。δ为锐角时γ=δ，δ为钝角时γ=180°-δ。因此，只要求出δmin或δmax，即可求出γmin。

最小传动角γmin=min｛δmin，(180°－δmax)｝3.1.2平面四杆机构的基本特性最小传动角γ3.1.2平面四杆机构的基本特性观察一下连杆与从动件之间的夹角δ的变化可见，当曲柄与机架处于共线的位置时，出现δmin或δmax。3.1.2平面四杆机构的基本特性观察一下连杆与从动件之间3.1.2平面四杆机构的基本特性

出现δmin或δmax的位置依据：δ角在三角形B’C’D（构件2、3夹角）中，δ所对的边长B‘D达到最大时，δ角度最大。边长达到最小时，δ角度最小。可见，当曲柄与机架处于共线的位置时，可能出现最小传动角γmin

。最小传动角γmin=min｛δmin，(180°－δmax)｝3.1.2平面四杆机构的基本特性出现δmin3.1.2平面四杆机构的基本特性若δmax为锐角，则最小传动角γmin=δmin。若δmax为钝角，则γmin=｛δmin，(180°－δmax)｝

结论：曲柄摇杆机构，当曲柄为主动件时，其最小传动角γmin发生在曲柄与机架两次共线位置之一。

3.1.2平面四杆机构的基本特性若δmax为锐角，则最小3.1.2平面四杆机构的基本特性◆设摇杆CD为主动件，曲柄AB为从动件，摇杆处于两极限位置C1D和C2D时，连杆与曲柄在一条直线上，出现了传动角γ=0°的情况。这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，将不能使构件AB转动而出现“顶死”现象。机构的这种位置称为死点位置。

三、死点位置

3.1.2平面四杆机构的基本特性◆设摇杆CD为主动3.1.2平面四杆机构的基本特性

克服死点位置工作的机构

脚踏式缝纫机利用飞轮的惯性渡过死点

3.1.2平面四杆机构的基本特性克服死点位置工作的机构3.1.2平面四杆机构的基本特性

利用死点位置工作的机构

连杆式夹具

飞机起落架

3.1.2平面四杆机构的基本特性利用死点位置工作的机构本讲小结

平面四杆机构基本形式及演化铰链四杆机构(全转动副)含有移动副的平面四杆机构曲柄摇杆机构

双曲柄机构

双摇杆机构

曲柄滑块机构

转动导杆机构

曲柄摇块机构移动导杆机构本讲小结平面四杆机构基本形式及演化铰链四杆机构(全转本讲小结

平面四杆机构特性曲柄与连杆共线曲柄与机架共线

曲柄主动—急回特性

摇杆主动—死点位置

最小传动角本讲小结平面四杆机构特性曲柄与连杆共线曲柄与机架共线曲柄常用机构设计——

平面连杆机构机构分析与机械零件的选用常用机构设计——

3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化一、基本概念

铰链四杆机构：构件间的联接都是转动副的平面四杆机构。是最简单的平面连杆机构。机架：机构的固定构件连杆：与机架相对的构件连架杆：与机架相连的构件曲柄：可以作整周转动的连架杆摇杆：来回摆动的连架杆3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化一、基本概念3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化二、铰链四杆机构的基本形式根据两个连架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构可分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化二、铰链四杆机3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化1)曲柄摇杆机构特点：既能将曲柄的整周转动变换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换为曲柄的连续回转运动。

曲柄摇杆机构应用：雷达天线调整机构

3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化1)曲柄摇杆3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化曲柄摇杆机构应用

搅拌机缝纫机3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化曲柄摇杆机构应3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化曲柄摇杆机构应用

3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化曲柄摇杆机构应3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化

2)双曲柄机构：两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构。可为正平行双曲柄机构和反平行双曲柄机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化2)双曲柄3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化双曲柄机构的应用

惯性筛机构

联动机车

3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化双曲柄机构的应3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化车门启闭机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化车门启闭机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化3、双摇杆机构及应用两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。

翻台机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化3、双摇杆机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化双摇杆机构应用两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。

汽车拖拉机前轮转向机构

夹具机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化双摇杆机构应用3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化双摇杆机构应用两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。

飞机起落架机构起重机3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化双摇杆机构应用四杆机构类型的判别3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化

1最长杆+最短杆小于等于其余两杆的和2最长杆+最短杆大于其余两杆的和——双摇杆机构四杆机构类型的判别3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演四杆机构类型的判别3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化

四杆机构类型的判别3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化三、铰链四杆机构的演化

1、曲柄滑块机构

曲柄摇杆机构通过扩大转动副，使转动副变成移动副。曲柄滑块机构曲柄摇杆机构特点：可以实现转动和往复移动的变换。3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化三、铰链四杆机3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化对心曲柄滑块机3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化应用

内燃机3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化应用3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化2、偏心轮机构——曲柄滑块机构通过增大转动副B的尺寸。

曲柄滑块机构偏心轮机构

特点：偏心距相当于原曲柄的长度，提高强度，简化结构，便于安装。主要应用于承受较大冲击载荷破碎机、剪床、冲床等机械中。3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化2、偏心轮机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化偏心轮机构应用3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化偏心轮机构应用3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化3、曲柄滑块机构导杆机构、定块机构、摇块机构曲柄滑块机构————————转动导杆机构

取不同构件为机架应用：插床机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化3、曲柄滑块机

曲柄滑块机构————————摆动导杆机构3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化应用：3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化应用：3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化应用-手压抽水机曲柄滑块机构————————定块机构取滑块为机架3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化应用-手压抽水3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化曲柄滑块机构————————摇块机构应用：卡车车箱自动翻转卸料机构。

3.1.1铰链四杆机构的基本形式及其演化曲柄滑块机构—3.1.1铰链四杆机构的演化小结

铰链四杆机构的演化曲柄摇杆机构曲柄滑块机构偏心轮机构取不同构件为机架导杆机构定块机构摇块机构取不同构件为机架

双曲柄机构双摇杆机构3.1.1铰链四杆机构的演化小结铰链四杆机构的演化取3.1.2平面四杆机构的基本特性一、急回特性和行程速比系数基本概念1、摆角ψ——摇杆处于两极限位置（C1D和C2D）时的夹角，用ψ

表示。2、极限位置3、极位夹角θ——摇杆处于两极限位置时曲柄所在两位置之间所夹的锐角，称为极位夹角。3.1.2平面四杆机构的基本特性一、急回特性和行程速比系3.1.2平面四杆机构的基本特性

1、急回特性

——当曲柄等速逆时针转动时，作往复运动的摇杆在空回行程(C2D-C1D)的平均角速度(ωm1)大于工作行程(C1D-C2D)的平均角速度

(ωm2)

，这一性质称为四杆机构的急回特性。

3.1.2平面四杆机构的基本特性1、急回特性工作行程曲柄：AB2—AB1φ1=180+θt1

恒定ω摇杆：C2D—C1Dψt1ωm1=ψ/t13.1.2平面四杆机构的基本特性过程分析：空回行程构件位置转过的角度所需时间平均角速度曲柄：AB1—AB2φ2=180-θt2恒定ω摇杆：C1D—C2Dψt2ωm2=ψ/t2可知，工作行程的时间t1大于空回行程的时间t2。工作行程3.1.2平面四杆机构的基本特性可知，工作行程的

结论：

曲柄等速转动时，对于摇杆来说，C点的工作行程和空回行程相同，均为C1C2,而时间不同，t1>t2，故Ｃ点的空回行程的平均角速度大于工作行程的平均角速度，机构的这种特性称为急回特性。

ωm2>ωm13.1.2平面四杆机构的基本特性机构具有急回特性，可使机械工作速度小，所需功率小，回程速度大，缩短非工作时间，提高生产效率。结论：3.1.2平面四杆机构的基本特性机行程速比系数K机构的急回特性用ωm2和ωm1的比值K来表示，它说明机构的急回程度，通常将K称为行程速比系数。3.1.2平面四杆机构的基本特性行程速比系数K3.1.2平面四杆机构的基本特性上式表明，机构的急回程度取决于极位夹角θ的大小。只要θ≠0°，总有K＞1，机构具有急回特性；θ角越大，K值也越大，机构的急回特性也越明显。当θ=0°时，K=1则机构无急回特性。3.1.2平面四杆机构的基本特性上式表明，机构的急回程度取决于极位夹角θ的大小。只要θ≠0°无急回特性3.1.2平面四杆机构的基本特性有急回特性无急回特性3.1.2平面四杆机构的基本特性有急回特性3.1.2平面四杆机构的基本特性

二、压力角和传动角从动件上C点所受的力F与C点速度vc方向之间所夹的锐角α称为压力角。传动角是压力角的余角，用γ表示，即α+γ=90°3.1.2平面四杆机构的基本特性二、压力角和传动角3.1.2平面四杆机构的基本特性——α越小，传力性能越好（γ越大，传力性能越好）◆沿从动件径向的分力Fn=Fsinα非但不能作功，而且增大摩擦阻力，是一个有害分力;

◆沿速度vc方向的分力Ft=Fcosα是推动从动件作功的一个有效分力；

二、压力角（传动角）对机构传力性能的影响3.1.2平面四杆机构的基本特性——α越小，传力性能越好3.1.2平面四杆机构的基本特性

机构运行动过程中，压力角（传动角）是变化的。为保证传力性能，压力角不能过大，对于一般机构，应使αmax≤[α]。若用传动角来度量，则γmin≥

[γ]

如何求机构最小传动角（最大压力角）？

3.1.2平面四杆机构的基本特性机构运行动过程中，3.1.2平面四杆机构的基本特性

最小传动角γmin不易直接求得，常通过连杆与从动件之间的夹角δ来求。δ为锐角时γ=δ，δ为钝角时γ=180°-δ。因此，只要求出δmin或δmax，即可求出γmin。

最小传动角γmin=min｛δ