机械原理之平面连杆机构

机械设计基础机械设计基础主要内容工程材料螺纹联接平面机构的运动简图及自由度平面连杆机构凸轮机构间歇运动机构齿轮传动齿轮系带传动链传动轴/轴承/联轴器Unit4平面连杆机构铰链四杆机构的基本组成铰链四杆机构的演化平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的设计

思考题与作业一、铰链四杆机构的组成平面连杆机构(planarlink)—所有构件均作平行于某一平面的运动，且构件之间只有低副连接。1、铰链四杆机构的组成1234机架——固定不动构件连杆——不直接与机架相连的杆连架杆——与机架以运动副相连的杆曲柄——能做整周转动摇杆——摆动一定角度

（曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆）2、铰链四杆机构的基本形式（1）曲柄摇杆机构（crank-rocker)（2）双曲柄机构（double-crank)（3）双摇杆机构（double-rocker)二、铰链四杆机构的演化1、一个转动副转化为移动副（自由度个数不变）曲柄滑块机构实例曲柄滑块机构实例曲柄滑块机构实例2、两个转动副转化为移动副自由度个数仍然不变曲柄移动导杆机构实例正弦机构的应用运动副转化机构的演化1234213413421234曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄移动导杆机构3、曲柄摇杆机构的演化（1）取不同构件为机架，曲柄摇杆机构、双曲柄、双摇杆可以相互演化双曲柄曲柄摇杆双摇杆（2)曲柄存在的条件(GRASHOF)(a)最短杆+最长杆≤其他两杆长度之和——格拉肖夫判别式以最短杆为机架时——必为双曲柄机构以最短杆的相邻杆为机架时——必为曲柄摇杆机构以最短杆的对面杆为机架时——必为双摇杆机构(b)不满足格拉肖夫判别式时，以任何杆为机架，皆为

双摇杆机构123412341234例题例：AB=30,BC=50,CD=40,AD=45,取不同杆为机架

时，分别为何种机构1234BCDA曲柄摇杆机构的演化-改变机架（3）曲柄摇杆机构的演化-改变参数铰链四杆机构实例4、曲柄滑块机构的演化取不同构件为机架曲柄滑块曲柄转动（摆动）导杆曲柄摇块定块机构转动导杆机构实例摆动导杆机构实例2134曲柄摇块与定块机构实例曲柄摇块定块机构5、曲柄移动导杆机构演化曲柄移动导杆机构双滑块机构摆动导杆滑块机构双转块机构双滑块机构实例摆动导杆滑块机构与双转块机构实例摆动导杆滑块机构双转块机构三、平面四杆机构的基本特性1、急回特性—速度与效率行程速度变化系数KC点平均速度：极位夹角θ极位夹角θ：输出件位于两极限位置时，对应输入件曲柄两位置之间的夹角（锐角）。连杆机构具有急回特性的条件：1)输入件整周转动；

2）输出件往返运动；

3）极位夹角θ>0。机构急回特性的判断2、压力角与传动角—力与效率机构压力角α：不计摩擦、惯性和重力时，从动件上某点所受作用力的方向与该点速度方向之间所夹的锐角。机构传动角γ：压力角的余角，γ=900-α。（度量方便，γ愈大愈好，一般γ>400，大功率γ>500

）压力角α，愈小愈好最小传动角位置的判断3、死点死点：α=900位置。1）此时无论驱动力多大，不能驱动从动件，应予以避免。2）死点分析（1）曲柄为主动件时，无死点位置；（2）摇杆为主动件时，曲柄与连杆共线的两个位置是死点位置（图中虚线位置）两曲柄之一为主动件时，机构均无死点位置两摇杆中任一杆为主动件时，机构都有一个死点位置（如图中虚线位置之一）双曲柄机构曲柄摇杆机构双摇杆机构几种基本四杆机构死点位置的分析名称机构的死点位置分析死点分析（1）曲柄为主动件时，机构无死点位置；（2）滑块为主动件时，机构有两个死点位置（图中虚线位置）

曲柄或导杆为为主动件时，机构均无死点位置；（1）曲柄为主动件时，机构无死点位置；（2）导杆为主动件时，机构有两个死点位置（图中虚线位置）偏置曲柄滑块机构摆动导杆机构转动导杆机构3）死点利用钻床夹具折叠式靠椅之死点位置四、平面四杆机构的设计（几何法）1、给定连杆位置时，四杆机构的设计2、给定K时四杆机构的设计例：已知摇杆长度LCD，摇杆摆角ψ及行程速度变化系数K，设计曲柄摇杆机构。

（1）LCD=1.5m，ψ=300，K=1.5；（2）LCD=150mm，K=1。3、给定运动轨迹时四杆机构的设计连杆曲线是一条高次方的代数曲线，一般借助连杆曲线图谱来设计四杆机构连杆曲线图谱—放映机(1)连杆曲线图谱—放映机(2)连杆曲线图谱—机器人连杆曲线图谱应用实例4、四杆机构的设计问题车辆前轮转向机构车门启闭机构港口起重机思考题四/1格拉肖夫判别式是指：铰链四杆机构中最短杆与最常杆长度之和

其他两杆长度之和。机构的压力角指：从动件上某点所受

的方向与该点

的方向所夹锐角，设计机构时注意控制最大压力角αmax

许用压力角。机构传动角γ指：压力角的

，γ值愈

愈好，理想情况γ=

。机构处于死点位置时，机构的压力角α=

度。在杆长不等的铰链四杆机构中，若L1=L2=L3<L4，且四边长顺序铰接，则以L4为机架时，该机构是

机构。思考题四/2在杆长不等的铰链四杆机构中，若L1=L2=L3>L4，且四边长顺序铰接，则：以L4为机架时，该机构是

机构；以L3为机架时，该机构是

机构；以L2为机架时，该机构是

机构。曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件。当从动件处于两极限位置时，

（A，摇杆，B，曲柄，C，连杆）在该两位置时所夹的锐角为极位夹角。曲柄摇杆机构中，当

（A，曲柄，B，摇杆）为主动件，在曲柄与

（A，机架，B，连杆）共线时，机构处于死点位置。此时机构的压力角=900。思考题四/3四杆机构中，已知各杆长度，LAB=40mm，LBC=90mm，LCD=60mm，LAD=80mm。试问：固定

杆，为曲柄摇杆机构；固定

杆，为双曲柄机构；固定

杆，为双摇杆机构。当行程速比系数K=

（A，〈1，B，=1，