机械设计基础第4章连杆机构

铰链四杆机构的组成：构件1，3---连架杆构件2---连杆构件4---机架曲柄：能作整周转动的连架杆摇杆：只能在一定角度范围内摆动的连架杆连杆：连接两连架杆，作平面运动1432第4章

平面连杆机构4.1铰链四杆机构的基本类型及其演化4.1.1铰链四杆机构的基本类型1.曲柄摇杆机构DABCC2B2C1B14312雷达天线俯仰机构缝纫机脚踏板机构41232.双曲柄机构惯性筛AEFCDB机车车轮的联动机构车门开闭机构ADCB平台升降机构3.双摇杆机构ADCBB1C1飞机起落架机构汽车、拖拉机的转向机构ABCD4.1.2铰链四杆机构曲柄存在条件设a≤dABCDabcdC2C1B2B1∵b≤(d-a)+c由∆B2

C2

D∴a+b≤d+c∵c≤(d-a)+b∴a+c≤d+b由∆B1

C1

D∴a+d≤c+b得a≤ba≤ca≤d即a为最短杆若设d≤a，同理可得

d+a≤c+bd+b≤c+ad+c≤a+b得d≤a，d≤b，d≤c

即d为最短杆铰链四杆机构曲柄存在条件：1.最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。2.曲柄和机架中必有一杆为短杆。存在曲柄的必要条件（杆长条件）ABCDabcdC2C1B2B1φδγβ当四杆长度满足杆长条件时，

φ、δ可在0~360度内变化，

γ、β只能在一定范围内变化。ABCDabcdφδγβABCDabcdφδγβABCDabcdφδγβABCDabcdφδγβ固定最短杆的邻边，得曲柄摇杆机构固定最短杆，得双曲柄机构固定最短杆对边，得双摇杆机构当四杆长度不满足杆长条件时，无论固定任何杆件均得双摇杆机构上述推论的应用：（1）判断类型;

（2）设计杆长。例1.判断下图四杆机构的类型。a=40d=100c=70b=60解:a+d=40+100=140b+c=60+70=130∴此机构为双摇杆机构。∵a+d＞b+c例：判定习题4-5（d）四杆机构的类型8012011055∵120+55<110+80四杆长度满足杆长条件，现取最短杆的对边杆为机架，为双摇杆机构。解:①曲柄摇杆机构，曲柄应为最短杆，最短杆的邻边为机架。

②双曲柄机构，AD应为最短杆。

LAB+LBC≤LCD

+LAD

∴

0≤LAB≤50mm

LAB

长度居中，则

LAD+LBC≤LAB

+LCD

∴

LAB≥70mm

例2.已知：机构尺寸如图，AD为机架。试问：①若此机构为曲柄摇杆机构，求LAB取值范围;②若此机构为双曲柄机构，求LAB取值范围；③若此机构为双摇杆机构，求LAB取值范围。

a=xd=60c=90b=100ADBCLAB

长度最长，则

LAD+

LAB≤LBC

+LCD

∴

LAB≤130mm

③双摇杆机构，若满足杆长条件，应取最短杆对边作机架，显然题义不符合要求。按最短杆+最长杆＞其余两杆之和，无论哪个构件作机架都为双摇杆机构。

其结果应为

70≤LAB≤130mm

LAB最短，则

LAB+LBC＞LCD

+LAD

∴

LAB＞50mm

LAB居中，则

LAD+LBC＞LCD

+LAB

∴

LAB＜70mm

LAB最长，则LAB+LAD＞LCD

+LBC

∴LAB＞130mm结果为：

50＜LAB＜70mm

或130＜LAB≤LBC+LCD

+LAD=250mm。

偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构4.1.3铰链四杆机构的演化1.曲柄滑块机构2．导杆机构、摇块机构和定块机构13AB24C曲柄滑块机构导杆机构13AB24C摇块机构13A24C定块机构B13A24CAB1234C摆动导杆机构3．偏心轮机构ABCe1324偏心轮机构13AB24C4.2.1急回特性4.2铰链四杆机构的传动特性行程速度变化系数KCDABC1C2B2B1极位夹角工作行程DACBγαFFtFnvc4.2.2压力角和传动角从动件C点受力方向与该点的速度方向所夹的锐角称为压力角αFt是推动摇杆运动的有效分力，Ft=Fcosα压力角的余角γ称为传动角，γ

=

900–α。（γ即连杆与摇杆之间所夹的锐角）

压力角越小或传动角越大，机构传力性能越好。应限制传动角的最小值γmin，一般要求γmin≥400γmin出现在曲柄与机架共线的两个位置之一处C1B1γαFtFnvcFDAC2B2γvcαγFFnFtγmin4.2.3死点位置如摇杆是原动件，摇杆摆到两极限位置时，为机构的死点位置。DACC1C2B2B1BABC惯性轮已知摇杆长度lCD

、摆角ψ、K，设计满足条件的曲柄摇杆机构4.3.1按给定的行程速度变化系数K设计四杆机构EAB1qNPM900-qB2q∵

AC2

=lBC

+

lABAC1

=

lBC

–

lAB∴lAB

=(AC2–AC1)/2∵

EC2

=AC2–AC1=2

lAB∴lAB

=EC2/2以A为中心，EC2/2为半径作圆，定出B1

、B2点。作图得E点求C2ψDC14.3铰链四杆机构设计HC1C2e已知滑块行程H、偏距e

、K，设计满足条件的曲柄滑块机构求qAMP900-qNqEB1B2∵

AC2

=lBC

+

lABAC1

=

lBC

–

lAB∴lAB

=(AC2–AC1)/2∵

EC2

=AC2–AC1=2

lAB∴lAB

=EC2/2以A为中心，EC2/2为半径作圆，定出B1、B2点。作图得E点ADψ已知机架长度lAD

、K，设计满足条件的导杆机构C1C2q摆动导杆机构摆角ψ=q求按ψ作摆动导杆两极限位置图过A点作导杆垂线，定出C1、C2点曲柄长度lAC

=AC1=lAD

sin(q/2)曲柄摇杆机构、偏置曲柄滑块机构、摆动导杆机构都存在极位夹角q，有急回特性。4.3.2按给定的连杆位置