第2章 平面连杆机构设计

第2章平面连杆机构设计连杆机构是一种常用的传动机构.按机构中各构件间的相对运动是平面运动还是空间运动,可将其分成平面连杆机构和空间连杆机构.平面连杆机构中的构件是以低副(回转副、移动副)联接的。最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的平面四杆机构。本章重点介绍平面四杆机构的基本类型、特点及设计。第二章平面连杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构的演化平面四杆机构的设计§2-1铰链四杆机构的基本型式和特性定义：全部用回转件组成的平面四杆机构。按连架杆类型分组成：机架：固定件连架杆(2个)：与机架相连的构件。有曲柄、

摇杆两种。连杆：不与机架直接相连的构件分类：曲柄摇杆机构：两连架杆一为曲柄,一为摇杆。双摇杆机构：两连架杆全为摇杆。双曲柄机构：两连架杆全为曲柄。能作整周运转一、输出件的急回特性铰链四杆机构设计中的一些共性问题以曲柄摇杆机构为例。通常，曲柄作为原动件，作匀速转动，通过连杆将运动转化为摇杆的变速往复摆动。1>

2机构有急回特性(1=180º+2=180º-

)行程速比系数kk=

v2/v1=(180º+)/(180º-)行程速比系数k>1

>0º—极位夹角—摇杆的摆角在曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，在连杆与曲柄共线时，无论摇杆上的力为多大，机构都难以运动，该位置称为死点。A缺点：从动件易出现卡死或不确定运动现象。可利用飞轮或构件自重的惯性作用来克服。优点：机械防松二、死点

从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度间所夹锐角称为压力角α。α↓，功Fvcos

α↑,传动性能↑。三、压力角和传动角

——判断机构传动性能的标志压力角：传动角γ=90°-α。γ

↑,传动性能↑为保证机构正常工作，通常：传动角：压力角的余角传动角γ>最小传动角γmin

一般机械：γmin≥40°大功率机械：γmin≥50°γmin可能出现的位置γminγminαvFγ曲柄存在的条件满足杆长条件曲柄摇杆机构：最短杆为曲柄双摇杆机构：最短杆的对边为机架双曲柄机构：最短杆为机架铰链四杆机构是否有曲柄存在，取决于机构各杆件的长度和机架的选择。曲柄存在的条件：最短杆+最长杆<其余两杆之和连架杆与机架中必须有一杆是最短杆不满足杆长条件：双摇杆机构例：a=AB=210b=BC=320BC=240c=CD=290d=AD=360条件各种铰链四杆机构旋转式水泵/sigan/109.htm飞机起落架机构汽车前轮转向机构§2-2铰链四杆机构的演化型式演化方式：用移动副代替回转副、变更杆件长度、变更机架、扩大回转副等。一、曲柄滑块机构：

曲柄摇杆机构中:摇杆长度→∞，回转副→移动副对心曲柄滑块机构导路通过曲柄回转中心偏心曲柄滑块机构导路不通过曲柄回转中心(有急回作用)二、导杆机构：在曲柄滑块机构中，改曲柄为机架转动～：摆杆>机架杆长，可作整周运转摆动～：摆杆长<机架杆长,不可作整周运转摇块机构：连接杆为机架定块机构：滑块为机架三、在曲柄滑块机构中α=0°,γ=90°,传动性能↑

ψ=θ四、双滑块机构：具有两个移动副的加杆机构正弦机构：从动件的位移与原动件转角的正弦成正比正切机构滑动联轴器式机构椭圆规式机构五、偏心轮机构四杆机构的演化机构自卸货车抽水唧筒正切机构正弦机构滑块联轴器椭圆仪偏心轮机构/sigan/109.htm§2-3平面四杆机构的设计平面四杆机构设计根据给定的运动条件，综合考虑几何条件和动力条件(如最小传动角γmin

)等，确定机构运动简图的尺寸参数。问题类型(1)按照给定从动件的运动规律(位置、速度、加速度)(2)按照给定点的运动轨迹设计方法解析法：精确图解法：直观√实验法：简便一、按给定的行程速比系数k设计四杆机构1．曲柄摇杆机构巳知：摇杆长l3,摆角ψ和行程速比系数k要求：确定铰链中心A，定出其他三杆尺寸步骤：参见P30~312．导杆机构巳知：机架长l4和行程速比系数k要求：确定曲柄长度l1步骤：参见P31二、按给定连杆位置设计四杆机构1．巳知：连杆长l3及其两个对应位置B1C1和B2C2要求：确定铰链中心A、D，定出其他三杆尺寸有无穷多解！2．巳知：连杆长l3及其三个对应位置B1C1、

B2C2和B3C3要求：确定铰链中心A、D，定出其他三杆尺寸

有唯一解！复习与练习1/6一、填空：1、铰链四杆机构中的固定件称为机架，与其用

副直接相连接的构件称为连架杆，不与固定件相连接的构件称为连杆。2、按照能否做整周转动是曲柄还是摇杆，可将铰链四杆机构分为三种基本型式曲柄摇杆、双曲柄和双摇杆。3、平面机构中，压力角越小，则传动角越大，机构的传动性能越好。4、导杆机构的传动角是90，压力角是0，其传力性能好。5、曲柄摇杆机构中，当摇杆为主动件时，在曲柄和连杆

共线时，会出现死点现象。2/66、在平面四杆机构中，极位夹角越大，则行程速比系数就越大，急回性能也越好；若极位夹角为零，则其行程速比系数等于1,就意味着该机构的急回性能没有。7、在连杆机构设计中，习惯上用传动角来判断传力性能。在出现死点时，传动角等于0，压力角等于90

。8、在机构设计中，若要提高传动效率，须提高传动角。二、作出三种含单个移动副的基本平面四杆机构的运动简图，并说明各种机构的名称。三、计算1、设计一曲柄摇杆机构。已知机构的行程速比系数k=1.1，摇杆lCD=30mm，摆角ψ=35º。用作图法求出曲柄AB和连杆BC的长度，写出作图步骤；并作出以曲柄为原动件时机构的最小传动角γmin和以摇杆为原动件时机构的死点位置。2、图示为一曲柄滑块机构。其偏心距e=10mm，曲柄长度lAB=30，连杆长度lBC=50mm，用图解法求出滑块的行程H；画出滑块主动时，机构的死点位置。3/63、在牛头刨床机构中，已知行程速比系数k=1.5，刨头冲程H=300mm，曲柄半径lAB=70mm。试用图解法求机架长度lAC和导路至摆动中心的距离Y。4、设计一曲柄摇杆机构。已知机构的行程速比系数

k=1，摇杆lCD=40mm，摇杆的两极限位置DC1和DC2

如图所示。用作图法求出曲柄AB和连杆BC的长度，写出作图步骤；并作出以曲柄为原动件时机构的最小传动角γmin。4/6ABCYH5、设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程速比系数k=1.2，滑块的行程S=40mm，偏距e=10mm。用作图法求出曲柄AB和连杆BC的长度，写出作图步骤。并作出以曲柄为原动件时机构的最小传动角γmin

。6、设计一铰链四杆机构。已知连杆BC的长度lBC=50mm，连杆的两个位置如图所示，现要求到达

B2C2

位置时，机构处于死点位置，且摇杆C2D处于铅垂位置，用作图法求出lAB、lCD和lAD，并写出作图步骤。5/67、图示铰链四杆机构中，已知d=65，b=100，c=75，d为机架，试求：(1)若此机构为曲柄摇杆机构,且a为曲柄,a的最大值(2)若此机构为双曲柄机构，a的最小值。

8、已知铰链四杆机构