第3章平面连杆机构及其设计0

第二章平面机构的运动分析重点：瞬心位置的确定（三心定理）；瞬心数目；三心定理:作平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心必在一条直线上。

2.用瞬心法求构件的运动参数；3.用矢量方程图解法作机构速度和加速度分析,

熟练掌握影象法及其应用；4.用矢量方程解析法建立机构的运动学模型；1243作者：潘存云教授3214作业：求曲柄滑块机构的速度瞬心。∞P14P12P34P23解：瞬心数为：1.作瞬心多边形2.直接观察求瞬心3.三心定律求瞬心K＝n(n-1)/2＝6n=4P13P24△123，△134△234，△124绝对瞬心：P12、P14、P13第三章平面连杆机构及其设计§3－1

连杆机构及其传动特点§3－2

平面四杆机构的类型和应用§3－3

有关平面四杆机构的一些基本知识§3－4

平面四杆机构的设计应用实例：定义：由若干构件用低副（转动、移动）连接组成的平面机构，称为平面连杆机构。§3－1

连杆机构及其传动特点内燃机、鹤式吊、火车轮、手动冲床、牛头刨床、椭圆仪、机械手爪、开窗户支撑、公共汽车开关门、折叠伞、折叠床、牙膏筒拔管机、单车制动操作机构等。连杆机构的应用实例：抽油机

抽油机是石油开采中的重要设备之一。它的主要作用是通过抽油杆、抽油泵，把井底的原油提升到地面上来。

抽油机的基本工作原理是：

电机的带动减速箱运转，通过减速箱减速后，通过抽油机上的曲柄连杆机构，将减速箱的旋转运动转变为上下往复运动，再通过驴头、毛辫子带动抽油杆、抽油泵，连续不断地上下往复运动，把井底的原油源源不断地抽到地面上来。

内燃机燃料燃烧产生热能，推动活塞，带动曲轴飞轮旋转，实现能量转换。一般分进气、压缩、做功、排气四个行程。内燃机中的活塞-连杆-曲轴共同组成了一个典型的曲柄滑块机构鹤式起重机双摇杆机构使连杆上E点的轨迹近似为一水平线，从而使吊起的重物从船舶移到码头（或反向）过程中，避免产生铅垂方向的惯性力。自卸机构该机构中构件3为液压油缸，构件2为活塞杆。当高压油输入油缸时，推动活塞杆作相对移动，从而推动车斗转动。在有关行业中也称为摆缸机构。平行四边形机构所增加的驱动轮即相当於所增加的平行杆﹐它既能帮助渡过运动不确定位置﹐又能增加最大启动牵引力。起水机构移动导杆机构注意操作手柄为构件1，作平面一般运动。缝纫机曲柄摇杆机构踏板（相当于摇杆）为主动件，当脚蹬踏板时，通过连杆使带轮（相当于曲柄）作整周转动雷达机构曲柄摇杆机构当曲柄为主动件时，可将曲柄的连续回转运动转换成摇杆的往复摆动。

曲柄转动，通过连杆，使固定在摇杆上的天线作一定角度的摆动，以调整天线的俯仰角开链机械手机器人手臂是将闭式连杆机构改为开链结构，从而拓展了机器人的工作范围。开门机构

两曲柄的转向相反，角速度也不相同。牵动主动曲柄的延伸端，能使两扇车门同时开启或关闭采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。连杆曲线丰富。可满足不同要求。特点：构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。产生动载荷（惯性力），不适合高速。设计复杂，难以实现精确的轨迹。缺点：连杆机构平面连杆机构空间连杆机构球面连杆机构按自由度分按运动链分三自由度闭式链开式链单自由度两自由度分类:常以构件数命名：四杆机构、多杆机构。基本型式－铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它演变得到的。名词解释：机架；连架杆—与机架相联的构件；连杆—作平面运动的构件；摇杆—作定轴摆动的构件；曲柄—作整周定轴回转的构件；周转副—能作360˚相对回转的运动副；摆转副—只能作有限角度摆动的运动副。曲柄连杆摇杆§3－2平面四杆机构的类型和应用1.平面四杆机构的基本型式机架连架杆共有三种基本型式：（1）曲柄摇杆机构特征：曲柄＋摇杆作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。如雷达天线，缝纫机踏板机构。ABC1243DABDC1243雷达天线俯仰机构

曲柄主动作者：潘存云教授作者：潘存云教授缝纫机踏板机构2143摇杆主动3124作者：潘存云教授作者：潘存云教授（2）双曲柄机构特征：两个曲柄作用：将等速回转转变为等速或变速回转。应用实例：如叶片泵、惯性筛等。作者：潘存云教授ADCB1234旋转式叶片泵作者：潘存云教授ADCB123ABDC1234E6惯性筛机构31作者：潘存云教授ABCD耕地料斗DCAB作者：潘存云教授耕地料斗DCAB实例：火车轮特例：平行四边形机构AB=CD特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动BC=ADABDC摄影平台作者：潘存云教授ADBC作者：潘存云教授B’C’天平播种机料斗机构作者：潘存云教授作者：潘存云教授F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG平行四边形机构在共线位置出现运动不确定。采用两组机构错开排列。火车轮作者：潘存云教授作者：潘存云教授反平行四边形机构--车门开闭机构反向两曲柄的转向相反，角速度也不相同。牵动主动曲柄的延伸端，能使两扇车门同时开启或关闭作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授ABDCE（3）双摇杆机构特征：两个摇杆应用举例：铸造翻箱机构特例：等腰梯形机构－汽车转向机构风扇摇头机构B’C’ABDC风扇座蜗轮蜗杆电机ABDCEABDCE电机ABDC风扇座蜗轮蜗杆电机ABDC风扇座蜗轮蜗杆ABDC作者：潘存云教授(1)

改变构件的形状和运动尺寸偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构双滑块机构

正弦机构s=lsinφ↓∞

→∞φl2.平面四杆机构的演化型式偏置曲柄滑块机构，e≠0，滑块运动线与曲柄回转中心不共线；对心曲柄滑块机构，e=0，滑块运动线与曲柄回转中心共线；e(2)改变运动副的尺寸偏心轮机构

下图所示为两种偏心轮机构。构件１为圆盘，其几何中心为B。因运动时该圆盘绕轴Ａ转动，故称为偏心轮。Ａ、Ｂ之间的距离e称为偏心距。按照相对运动关系，可画出机构运动简图如图中红线所示。由图可知，偏心轮是将转动副Ｂ扩大到包括转动副Ａ而形成的，偏心距e即为曲柄的长度。

当曲柄长度很小或传递很大的动力时，通常都把曲柄做成偏心轮。这样一方面提高了偏心轴的强度和刚度(因轴颈的直径增大了)；另一方面当轴颈位于中部时也便于安装整体式连杆，使结构简化。因此，偏心轮机构广泛应用于传力较大的剪床、冲床、颚式破碎机、内燃机等机械中。(0~360°)(0~360°)(<360°)(<360°)1234ABCD曲柄摇杆机构双曲柄机构(0~360°)(0~360°)(<360°)(<360°)1234ABDC双摇杆机构(0~360°)(0~360°)(<360°)1234ABCD(<360°)取不同构件为机架各构件间的相对运动关系不变整周转动副(3)选不同的构件为机架应用实例B234C1A自卸卡车举升机构(3)选不同的构件为机架ACB1234应用实例B34C1A2应用实例4A1B23C应用实例13C4AB2应用实例A1C234Bφ导杆机构314A2BC曲柄滑块机构314A2BC摇块机构314A2BC作者：潘存云教授(3)选不同的构件为机架314A2BC直动滑杆机构手摇唧筒这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为：机构的倒置BC3214A导杆机构314A2BC曲柄滑块机构314A2BC摇块机构314A2BCABC3214椭圆仪机构实例：选择双滑块机构中的不同构件作为机架可得不同的机构作者：潘存云教授1234正弦机构3214(4)运动副元素的逆换将低副两运动副元素的包容关系进行逆换，不影响两构件之间的相对运动。导杆机构4321摇块机构3214作者：潘存云教授abdcC’B’AD平面四杆机构具有整转副→可能存在曲柄。b≤(d–a)+c则由△B’C’D可得：则由△B”C”D可得：a+d≤b+cc≤(d–a)+bAB为最短杆最长杆与最短杆的长度之和≤其他两杆长度之和→a+b≤c+d§3－3有关平面四杆机构的一些基本知识1.平面四杆机构有曲柄的条件C”abdcADd-

a设a<d,连架杆若能整周回转，必有两次与机架共线→a+c≤b+d三角形任意两边之和大于第三边若设a>d，同理有：

d≤a,d≤b,d≤cAD为最短杆ad中必有一个是机架将以上三式两两相加得：什么条件下存在整转副？a≤b,a≤c,a≤d▲连架杆或机架之一为最短杆。可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动副都是整转副。曲柄存在的条件：▲最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和此时，铰链A为整转副。若取BC为机架，则结论相同，可知铰链B也是整转副。

称为杆长条件。作者：潘存云教授ABCDabcd作者：潘存云教授当满足杆长条件时，说明存在整转副，当选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构。如：

曲柄摇杆1、曲柄摇杆2、双曲柄、双摇杆机构。当不满足杆长条件时，不存在整转副，只能是双摇杆机构解；1）AD为机架，AB为曲柄，故AB为最短杆，有

LAB+LBC≤LCD+LAD

则，

LAB≤LCD+LAD-LBC=350+300-500=150mm

LABmax=150mm2）AD为机架，AB及CD均为曲柄，故AD必为最短杆，有两种情况a）若BC为最长杆，则LAB≤LBC=500，且LAD+LBC≤LAB+LCD

故

LAB≥LAD+LBC-LCD=300+500-350=450mm得450≤LAB≤500b）若AB为最长杆，则LAB≥LBC=500，且LAD+LAB≤LBC+LCD

故LAB≤LBC+LCD-LAD=500+350-300=550mm

得500≤LAB≤550所以LABmin=450mm

ACDB解：

3）如果机构尺寸不满足杆长条件，则机构必为双摇杆机构。

a)

若LAB为最短杆，则LAB+LBC≥LCD+LAD

故

LAB≥LCD+LAD-LBC=350+300-500=150mm

b)若LAB为最长杆，则LAB+LAD≥LCD+LBC

故

LAB≥LCD+LBC-LAD=350+500-300=550mm

c)若LAB既不是最长杆也不是最短杆，则LAD+LBC≥LCD+LAB

故LAB≤LAD+LBC-LCD=300+500-350=450mm

若要保证机构成立，则应有LAB≤LAD+LBC+LCD=300+500+350=1150mm故当该机构为双摇杆机构时，LAB

的取值范围为；

150mm≤LAB<450mm和550mm≤LAB≤1150mm

CADB例3-1如图所示的铰链四杆机构中，已知LBC=500mm，LCD=350mm，LAD=300mm，AD为机架，试问：3）若此机构为双摇杆机构，求LAB的取值范围。作者：潘存云教授ABCD2.急回运动与行程速比系数在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置摆到C2D。所花时间为t1,平均速度为V1,那么有：B1C1ADθ180°＋θωC2B2此两处曲柄之间的夹角θ

称为极位夹角。作者：潘存云教授B1C1ADC2当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C2D,置摆到C1D，所花时间为t2,平均速度为V2,那么有：

180°-θ因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动的时间不一样，平均速度也不等。显然：t1>t2V2>V1摇杆的这种特性称为急回运动。用以下比值表示急回程度称K为行程速比系数。且θ越大，K值越大，急回性质越明显。只要

θ

≠0，

就有

K>1所以可通过分析机构中是否存在θ以及θ的大小来判断机构是否有急回运动或运动的程度。设计新机械时，往往先给定K值，于是:作者：潘存云教授αFγF’F”当∠BCD≤90°时，

γ＝∠BCD3.压力角和传动角压力角：从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角，α。设计时要求:

γmin≥50°γmin出现的位置：当∠BCD>90°时，

γ＝180°-∠BCD切向分力:

F’=Fcosα法向分力:

F”=Fcosγγ↑→F’↑→对传动有利。=Fsinγ称γ为传动角。此位置一定是：主动件与机架共线两处之一。为了保证机构良好的传力性能ABCDCDBAFF”F’γ可用γ的大小来表示机构传动力性能的好坏,当∠BCD最小或最大时，都有可能出现γmin如何确定γmin呢？作者：潘存云教授车门C1B1abcdDA由余弦定律有：∠B1C1D＝arccos[b2+c2-(d-a)2]/2bc

∠B2C2D＝arccos[b2+c2-(d+a)2]/2bc若∠B1C1D≤90°,则若∠B2C2D>90°,则γ1＝∠B1C1Dγ2＝180°-∠B2C2D机构的传动角一般在运动链最终一个从动件上度量。vγγ1γmin＝[∠B1C1D,180°-∠B2C2D]minC2B2γ2αF作者：潘存云教授F4.机构的死点位置摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有：此时机构不能运动.避免措施：两组机构错开排列，如火车轮机构;称此位置为：“死点”γ＝0靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCGγ＝0Fγ＝0作者：潘存云教授作者：潘存云教授工件ABCD1234PABCD1234工件P钻孔夹具γ=0TABDC飞机起落架ABCDγ=0F也可以利用死点进行工作：飞机起落架、钻夹具等。作者：潘存云教授作者：潘存云教授5.铰链四杆机构的运动连续性指连杆机构能否连续实现给定的各个位置。可行域：摇杆的运动范围（C1DC2）or(C’1DC’2)。不可行域：摇杆不能达到的区域。设计时不能要求从一个可行域跳过不可行域进入另一个可行域。称此为错位不连续。错序不连续设计连杆机构时，应满足运动连续性条件。C1C2C’1C’2C’CADBDAB1C1B2C2B3C3DAB1C1B2C2B3C3§3－4平面四杆机构的设计

1.连杆机构设计的基本问题2.用解析法设计四杆机构3.用作图法设计四杆机构3.2按两连架杆三组对应位置设计四杆机构3.1按预定连杆位置设计四杆机构3.3按连杆上任意标志线的三组对应位置设计四杆机构3.4按给定的行程速比系数K设计四杆机构一、平面四杆机构设计的主要任务：

根据机构所要完成的运动功能而提出的设计条件（运动条件、几何条件和传力条件等），进行：

机构选型－根据给定的运动要求选择机构的类型；

尺度综合－确定各构件的尺度参数(长度尺寸)，画出机构运动简图。连杆机构设计的基本问题

1)满足预定的运动规律(函数生成问题)

2)满足预定的连杆位置要求3)满足预定轨迹的要求作者：潘存云教授作者：潘存云教授ADCB飞机起落架B’C’1)满足预定的运动规律(函数生成问题)

预定的运动规律--飞机起落架

函数机构--y=logx函数机构要求两连架杆的转角满足函数y=logxxy=logxABCD

二、连杆机构设计的基本问题--三类设计要求作者：潘存云教授三类设计要求：2)满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构。要求连杆在两个位置垂直地面且相差180˚B’C’ABDC三类设计要求：3)满足预定轨迹的要求，如搅拌机、鹤式起重机构。鹤式起重机：给定的设计条件：1)几何条件（给定连架杆或连杆的位置）2)运动条件（给定K）3)动力条件（给定γmin）设计方法：图解法、解析法、实验法平面四杆机构运动设计的问题概括成下述两个基本问题（2）实现已知轨迹问题（1）实现已知运动规律问题；1)按预定连杆位置设计四杆机构a)给定连杆两组位置有唯一解。B2C2AD将铰链A、D分别选在B1B2，C1C2连线的垂直平分线上任意位置都能满足设计要求。b)给定连杆上铰链BC的三组位置有无穷多组解。A’D’B2C2B3C3DB1C1三、用作图法设计四杆机构AB1C1ABCD1)按预定连杆位置设计四杆机构a)给定连杆两组位置有唯一解。B2C2AD将铰链A、D分别选在B1B2，C1C2连线的垂直平分线上任意位置都能满足设计要求。b)给定连杆上铰链BC的三组位置有无穷多组解。A’D’B2C2B3C3DB1C1三、用作图法设计四杆机构AB1C1ADB1C1已知:固定铰链A、D和连架杆的对应位置，确定活动铰链B、C的位置。2)按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构机构的转化原理作者：潘存云教授B’2α2B2φ2E2α1B1

φ1E1按两连架杆三组对应位置设计四杆机构①任意选定构件AB的长度②连接B2E2、DB2的得△B2E2D③绕D将△B2E2D旋转φ1-φ2得B’2点已知:机架长度d和两连架杆三组对应位置。AdDB3α3φ3E3设计步骤：作者：潘存云教授④连接B3E3、DB3得△B3E3D⑤将△B3E3D绕D旋转φ1-φ3得B’3点2)按两连架杆三组对应位置设计四杆机构已知:机架长度d和两连架杆三组对应位置。α2B2φ2E2α1B1

φ1E1AdDB3α3φ3E3B’2B’3①任意选定构件AB的长度②连接B2E2、DB2的得△B2E2D③绕D将△B2E2D旋转φ1-φ2得B’2点设计步骤：作者：潘存云教授α2B2φ2E2α1B1

φ1E1AdDB3α3φ3E3B’2B’3⑥由B’1B’2B3

三点求圆心C1

。2)按两连架杆三组对应位置设计四杆机构已知:机架长度d和两连架杆三组对应位置。C1B2C2B3C3④连接B3E3、DB3得△B3E3D⑤将△B3E3D绕D旋转φ1-φ3得B’3点①任意选定构件AB的长度②连接B2E2、DB2的得△B2E2D③绕D将△B2E2D旋转φ1-φ2得B’2点设计步骤：作者：潘存云教授3)按连杆上任意标志线的三组对应位置设计四杆机构铰链B相对于铰链A的运动轨迹为一圆弧，反之，铰链A相对于铰链B的运动轨迹也是一个圆弧；同理：铰链C相对于铰链D的运动轨迹为一圆弧,铰链D相对于铰链C的运动轨迹也是一圆弧。C3M3N3B3B2C2M2N2B1C1M1N1AD作者：潘存云教授A’D’3)按连杆上任意标志线的三组对应位置设计四杆机构已知:机架长度d和连杆上某一标志线的三组对应位置：

M1N1、M2N2

、M3N3

，求铰链B、C的位置。分析:铰链A、D相对于铰链B、C的运动轨迹各为一圆弧，依据转化原理，将连杆固定作为机架，得一转化机构，在转化机构中，AD成为连杆。只要求出原机架AD相对于标志线的三组对应位置，原问题就转化为按连杆三组位置设计四杆机构的问题。B1ADM1N1M2M3N2N3A”D”C1A’D’A”D”①刚化机构位形—得多边形

M2N2AD，移动多边形使

M2N2

、M1N1重合；②在位置3重复前两步骤；设计步骤：③分别过AA’A”和DD’D”

求作圆心，得B、C点。作者：潘存云教授Eφθθ4)按给定的行程速比系数K设计四杆机构(1)曲柄摇杆机构①计算θ＝180°(K-1)/(K+1);已知：CD杆长，摆角φ及K，设计此机构。步骤如下：②任取一点D，作等腰三角形腰长为CD，夹角为φ;③作C2P⊥C1C2，作C1P使④作△PC1C2的外接圆，则A点必在此圆上。

∠C2C1P=90°－θ,交于P;90°-θPDAC1C2⑤选定A，设曲柄为a

，连杆为b

，则:⑥以A为圆心，AC2为半径作弧交于E,得：

a=EC1/2

b=AC1－EC1/2,AC2=b-a=>a=(AC1－AC2)/2AC1=a+bφDC1C2作者：潘存云教授E2θ2ae(2)曲柄滑块机构H已知K，滑块行程H，偏距e，设计此机构。①计算:θ＝180°(K-1)/(K+1);②作C1C2

＝H③作射线C1O

使∠C2C1O=90°－θ,④以O为圆心，C1O为半径作圆。⑥以A为圆心，AC1为半径作弧交于E,得：作射线C2O使∠C1C2O=90°－θ。⑤作偏距线e，交圆弧于A，即为所求。C1C290°-θo90°-θAa=EC2/2b=AC2－EC2/2作者：潘存云教授作者：潘存云教授ADmnφ=θD(3)导杆机构分析：由于θ与导杆摆角φ相等，设计此机构时，仅需要确定曲柄

a。①计算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任选D作∠mDn＝φ＝θ，③取A点，使得AD=d,则:

a=dsin(φ/2)θφ=θAd作角分线;已知：机架长度d，K，设计此机构。？二、用解析法设计四杆机构思路：首先建立包含机构的各尺度参数和运动变量在内的解析关系式，然后根据已知的运动变量求解所需的机构尺度参数。1)按给定的运动规律设计四杆机构2)按预定的连杆位置设计四杆机构3)按预定的运动轨迹设计四杆机构①按预定两连架杆对应位置设计②按期望函数设计xyABCD12341)按给定的运动规律设计四杆机构给定连架杆对应位置：构件3和构件1满足以下位置关系：abcd建立坐标系,设构件长度为：a、b、c、d在x,y轴上投影可得：a+b=c+d机构尺寸比例放大时，不影响各构件相对转角.

acoc(θ1i

+α0)+

bcosθ2i

=ccos(θ3i+

φ0

)+d

asin(θ1i

+α0)+

bsinθ2i

=

csin(θ3i+

φ0

)

θ3i＝f(θ1i)

i=1,2,3…n设计此四杆机构(求各构件长度)。θ1iθ3iθ2i令：

a/a=1b/a=lc/a=md/a=nxyABCD1234abcdθ1iθ3iθ2iφ0α0P1P2令:

P0消去θ2i整理得：cos(θ1i+α0)＝mcos(θ3i+φ0

)-(m/n)cos(θ3i+φ0-θ1i

-α0

)

+(m2+n2+1-l2)/(2n)代入移项得：

lcosθ2i=n+mcos(θ3i+φ0)－cos(θ1i+α0)lsinθ2i=msin(θ3i+φ0)－sin(θ1i+α0)则上式简化为：coc(θ1i+α0)＝P0cos(θ3i+φ0)

＋P1

cos(θ3i+φ0-θ1i-α0)+P2式中包含有p0，p1，p2，α0，φ0五个待定参数,故四杆机构最多可按两连架杆的五组对应未知精确求解。当i>5时，一般不能求得精确解，只能用最小二乘法近似求解。当i<5时，可预定部分参数，有无穷多组解。举例：设计一四杆机构满足连架杆三组对应位置.(α0=0φ0=0)φ1ψ1

φ2ψ2

φ3ψ3

45°50°90°80°135°110°φ1ψ1φ3ψ3代入方程得：

cos90°=P0cos80°+P1cos(80°-90°)+P2

cos135°=P0cos110°+P1cos(110°-135°)+P2解得相对长度:

P0=1.533,P1=-1.0628,P2=0.7805各杆相对长度为：选定a=100mm,则：b=178.3mm,c=155.3mm,d=144.2mmcos45°=P0cos50°+P1cos(50°-45°)+P2B1C1ADB2C2B3C3φ2ψ2a=1n=-m/P1=1.442l

=(m2+n2+1-2nP2)1/2=1.783

m=P0=

1.553,coc(θ1i+α0)＝P0cos(θ3i+φ0)

＋P1

cos(θ3i+φ0-θ1i-α0)+P2作者：潘存云教授D四、实验法设计四杆机构当给定连架杆位置超过三对时，一般不可能有精确解。只能用优化或试凑的方法获得近似解。1)首先在一张纸上取固定轴A的位置，作原动件角位移φi2)任意取原动件长度AB3)任意取连杆长度BC，作一系列圆弧;4)在透明纸上取固定轴D，作角位移ψiDk15)

取一系列从动件长度作同心圆弧。6)

两图叠加，移动透明纸，使ki落在同一圆弧上。φiψiAC1B11）按两连架杆多组对应位置设计四杆机构位置φiψi

位置φi

ψi

1→215∘10.8∘4→515∘15.8∘2→315∘12.5∘5→615∘17.5∘3→415∘14.2∘6→715∘19.2∘作者：潘存云教授ABCDNEM连杆作平面运动,其上各点的轨迹均不相同。B,C点的轨迹为圆弧;其余各点的轨迹为一条封闭曲线。设计目标:

就是要确定一组杆长参数,使连杆上某点的轨迹满足设计要求。2）按预定的运动轨迹设计四杆机构作者：潘存云教授连杆曲线生成器ABCD作者：潘存云教授连杆曲线图谱作者：潘存云教授作者：潘存云教授2）按预定的运动轨迹设计四杆机构ABCDE14325

输送机构搅拌机构CBADE6步进式例2设计如图所示的偏置曲柄滑块机构。已知曲柄长度r=100mm，偏距e=20mm，曲柄的角速度ω=100rad/s，对应于j

=450时的滑块速度Vc=8m/s，试用作图法和解析法求连杆的长度l

。解；1）图解法取µl

=0.005m/mm，并选A点，作AB位置线和滑块C的导路方向线。VB=ωr=100×0.1=10m/s

VC=8m/s

VC=VB+VCB

取µv=0.4m.s-1/mm作速度图，过点B作垂直于bc的垂线，并与滑块导路交于点C，即得偏置曲柄滑块机构ABC。由图可知：

l=µl

.BC=0.005×

80=0.4msbcpCrleYjACBB450Ae如何确定C点？解:2)解析法：建立坐标系及取各杆矢量如图所示，则该机构位置方程：

ｓ＝ｒcosj+lcos(-Y

)a)

e=rsinj+lsin(-Y

)b)对式b)求微分0=rcosj.dj/dt-lcosY.dY/dt

dY/dj=rcosj/lcosY

对式a)求时间的导数，得滑块的速度

vC=ds/dt=-rsinj.dj/dt-lsinY.(dj/dt).(dY/dj)=-rω.sinj-lω.sinY.(ｒcosj/lcosY)=-rω.sinj-rω.cosj.tanY由此式得

tanY=-vc/(rω.cosj)-tanjvc=8m/s,r=0.1m,ω

=100rad/s,j=450,代入上式，可求得Y=7029。再将此式代入b)，得l=(rsinj-e)/sinY=(0.1sin450-0.02)/sin7029´=0.389mxyrleYjACBs本章重点：1.四杆机构的基本形式、演化及应用；2.曲柄存在条件、传动角γ、压力角α、死点、急回特性；极位夹角和行程速比系数等物理含义；熟练掌握其确定方法（作图）；3.掌握按连杆二组位置、三组位置、连架杆三组对应位置、行程速比系数设计四杆机构的原理与方法。作