机械设计基础 课件 第二章新平面机构-连杆机构X1

平面连杆机构总目录平面四杆机构的基本特性平面连杆机构的设计平面连杆机构的特点连杆机构基本类型及其演化平面连杆机构

将若干个构件用低副联接起来并作平面运动的机构，也称低副机构。铰链四杆机构

夹紧机构

缝纫机针机构

单击……分目录上一张平面连杆机构上一张分目录1.运动副为面接触，压强小,承载能力大，耐冲击。3.构件可以很长，用于远距离的操作。5.可以实现运动规律和特定轨迹要求。6.运动传递路线较长，易产生累积误差。7.惯性力难以平衡，不易于高速运动。1平面连杆机构的特点继续4.运动形式多样，可用于运动转换。2.运动副形状简单、便于制造。用于受力大破碎机上一张分目录1平面连杆机构的特点用于实现远距离操作及受力大

挖掘机

上一张分目录1平面连杆机构的特点返回单击……1平面连杆机构的特点返回上一张用于实现各种不同的运动规律要求

上一张1平面连杆机构的特点返回实现给定轨迹搅拌机

分目录上一张1平面连杆机构的特点返回上一张分目录铰链四杆机构

——全部运动副为转动副的四杆机构机架（固定件）：支承活动构件；连架杆:与机架相联的构件；曲柄：整圈转动摇杆：不能作整圈转动连杆：不与机架相联作平面运动的构件2平面连杆机构的基本类型及应用一、基本类型四杆机构

——由四个构件组成的平面连杆机构。上一张分目录1.曲柄摇杆机构——两连架杆中，一个作整周转动，一个作往复摆动2平面连杆机构的基本类型及应用曲柄摇杆机构的类型及应用颚式破碎机构上一张分目录2平面连杆机构的基本类型及应用曲柄摇杆机构的类型及应用雷达天线机构搅拌机机构上一张分目录2平面连杆机构的基本类型及应用2平面连杆机构的基本类型及应用缝纫机的踏板机构上一张上一张分目录2.双曲柄机构——两连架杆均能作整周转动2平面连杆机构的基本类型及应用惯性筛上一张2平面连杆机构的基本类型及应用特例：平行双曲柄机构双曲柄机构的类型及应用上一张分目录2平面连杆机构的基本类型及应用上一张分目录3.双摇杆机构——两连架杆均不能作整周转动2平面连杆机构的基本类型及应用双摇杆机构的类型及应用上一张分目录2平面连杆机构的基本类型及应用

分目录上一张1、改变构件运动尺寸在曲柄摇杆机构中，若摇杆的杆长增大至无穷长，转动副D滑块移动副则摇杆——转动副演化为移动副二、演化形式2平面连杆机构的基本类型及应用4ABC123ABC1234导杆滑块上一张单移动副四杆机构2平面连杆机构的基本类型及应用分目录上一张2.选用不同构件为机架1）曲柄滑块机构（固定导杆）对心式：偏置式：2平面连杆机构的基本类型及应用自卸货车分目录上一张4ABC1232）曲柄摇块机构（固定与滑块相对转动的构件）2平面连杆机构的基本类型及应用摆动导杆机构单击……分目录上一张3）导杆机构(固定与滑块不相连的构件1)导杆机构摆动导杆转动导杆4ABC123转动导杆机构2平面连杆机构的基本类型及应用分目录上一张转动导杆机构的应用2平面连杆机构的基本类型及应用摆动导杆机构的应用牛头刨床结构示意图牛头刨床上一张2平面连杆机构的基本类型及应用4）定块机构（固定滑块）分目录上一张2平面连杆机构的基本类型及应用分目录上一张3、改变运动副尺寸——曲柄演化为偏心轮

当曲柄的实际尺寸很短并传递较大的动力时，可将曲柄做成几何中心与回转中心距离等于曲柄长度的圆盘，常称此机构为偏心轮机构。2平面连杆机构的基本类型及应用双移动副机构分目录上一张2平面连杆机构的基本类型及应用ABC12341、正弦机构缝纫机针机构单击……分目录上一张2平面连杆机构的基本类型及应用2、双滑块机构上一张2平面连杆机构的基本类型及应用椭圆仪3、双转块机构十字滑块联轴器上一张2平面连杆机构的基本类型及应用连杆机构——基本类型及演化曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构曲柄滑块机构曲柄摆动导杆机构曲柄转动导杆机构曲柄摇块机构定块机构曲柄移动导杆机构双滑块机构双转块机构练练眼上一张OAB1234上一张cbda+£+cadb+-£)(badc+-£)(一、曲柄存在的条件3平面四杆机构的基本特性当曲柄处在AB1时当曲柄处在AB2时

转动副成为整转副的条件1）杆长条件:2）最短杆条件:组成整转副的两杆中必有一杆为四杆中的最短杆3平面四杆机构的基本特性上一张存在曲柄的条件2)最短杆为连架杆或机架。1)各杆长度应满足杆长条件；上一张1）当时：最短杆为连架杆——曲柄摇杆机构铰链四杆机构类型的判断方法：最短杆为机架——双曲柄机构最短杆为连杆——双摇杆机构2）时，机构无曲柄，机构为双摇杆机构。3平面四杆机构的基本特性解:若机构为双曲柄机构，则AD必为最短杆，由杆长条件得：AD+BC≤CD+AB所以80mm≤AB≤100mm即：80mm≤

AB≤120mm时，该铰链四杆机构为双曲柄机构。例：图示铰链四杆机构，BC=100mm,CD=70mm,AD=50mm,

AD为机架，若该机构为双曲柄机构，试讨论AB的取值范围上一张3平面四杆机构的基本特性若AB杆最长，即AB

≥100mm则若BC杆最长，即AB≤100mm则AD+AB≤CD+BCAB≥

80mmAB≤

120mm所以100mm≤AB≤120mmACBD3平面四杆机构的基本特性二.急回运动特性——原动件匀速连续回转，从动件往复运动速度不同的性质。上一张二.急回运动特性机构极位——曲柄与连杆两次共线时的位置。摆角——从动件摇杆在机构极位时的夹角。ψ极位夹角——原动件曲柄在机构极位时所夹的锐角。上一张3平面四杆机构的基本特性曲柄摇杆摆角ψ,时间t1摆角ψ,时间t2上一张

∵1＞2且曲柄匀速∴t1＞t2

原动件匀速转动时,从动件往复运动速度快慢不同的运动——急回运动特性。则：摇杆C点平均速度3平面四杆机构的基本特性行程速比系数——从动件空回行程平均速度与工作行程平均速度的比值，用K表示：（2）当>0，k>1，机构有急回作用；且越大,K越大,急回特性越明显。因此（1）当=0，k=1，机构无急回作用。上一张3平面四杆机构的基本特性急回特性的分析：

（2）作图寻找从动件的极限位置。

（1）分析原动件是否为连续运动，从动件是否为往复运动。

（3）分析机构极位夹角θ是否大于零。

分析曲柄为原动件的摆动导杆机构是否存在急回特性。3平面四杆机构的基本特性上一张上一张3平面四杆机构的基本特性ADB1B2三.压力角和传动角压力角:

从动件Ｃ点的受力的方向与该点的速度方向所夹的锐角，称机构在此位置的压力角,用表示。上一张有效分力有害分力ABCDFFnvFtF

压力角α越小，推动机械运动的有效分力越大，故压力角越小越好。

传动角：压力角的余角，用

表示。3平面四杆机构的基本特性上一张为保证机构传动性能良好，设计时通常应使：

min40°大功率机械：

min50°

min的位置如何确定γmin？曲柄与机架两共线位置之一。一般机械：1）当曲柄与机架重叠共线时：∠BCD最小，γmin=∠BCD2）当曲柄与机架拉直共线时：∠BCD最大且＞90°时，γmin=180°

-∠BCD3平面四杆机构的基本特性ACB1B2γ=90°vB上一张摆动导杆机构：当曲柄主动时，γ≡90°曲柄滑块机构：当主动曲柄与滑块导路垂直时，出现

min

（即αmax）3平面四杆机构的基本特性BFvceABCF死点位置：从动件的传动角=0º时,机构所处的位置。四.死点位置上一张机构或是顶死，而不能运动；或是出现运动不确定。死点位置的危害：3平面四杆机构的基本特性上一张死点位置为AB1C1D、AB2C2D死点位置为AB1C、AB2C3平面四杆机构的基本特性B1

θ

C2

C1

D

A

B2ψ

mnACB1B2

克服死点的措施：①利用惯性,如飞轮。②采用几套相同的机构错位。上一张3平面四杆机构的基本特性死点的应用上一张3平面四杆机构的基本特性

死点的应用上一张3平面四杆机构的基本特性

飞机起落架机构上一张3平面四杆机构的基本特性课堂小结1、曲柄存在的条件：上一张3、传动角、压力角分析四杆机构的基本特性铰链四杆机构类型的判别方法2、急回特性：

极限位置、摆角、极位夹角、行程速比系数分清原动件、从动件作业:2-42-84、死点位置设计的基本问题:

1.按给定的运动规律设计四杆机构2.按给定的运动轨迹设计四杆机构4平面连杆机构的设计3.按给定的连杆位置设计四杆机构设计任务：根据运动要求

选定机构的型式确定构件的尺寸参数使两连架杆实现对应位置要求；满足K的要求使连杆上某一点实现预定轨迹的要求要求机构能使连杆顺序地实现一些给定的位置上一张设计方法：图解法、解析法、实验法已知：连杆的位置B1C1、B2C2、B3C3设计步骤：2）连B1B2、B2B3、C1C2、C2C3，作中垂线b12b23交于A点，C12C23交于D点。则AB1C1D即为所求四杆机构3）求构件的长度一、按连杆预定的位置设计四杆机构ADB1C1B2C2B3C3b12c12b23c23

设计关键：定铰链中心A、D。1）作连杆的位置B1C1、B2C2、B3C3上一张——图解法4平面连杆机构的设计lAB＝μl.

AB1；lCD=μl.

C1D；lAD＝μl.

AD上一张b题图a为一铰链四杆机构的夹紧机构。已知连杆长度B2C2为机构处于死点的位置，此时原动件AB处于铅垂位置。试设计此夹紧机构,求出各构件长度。及它所在的两个位置(图b).其中B1C1处于水平位置；4平面连杆机构的设计——图解法aB2B1C1C2b12c12上一张DA4平面连杆机构的设计——图解法图中AB2C2D即为所设计的四杆机构，则各杆长度为：上一张二、按给定的行程速比系数Ｋ设计四杆机构已知条件摇杆长度摆角ψ和行程速比系数Ｋ。——图解法1、曲柄摇杆机构设计关键找铰链中心A点的位置。C2C1B1B24平面连杆机构的设计B1

θ

2.画出摇杆CD两极限位置，且C1DC2=ψM

N

C2

C1

D

A

B2ψ

θ

90－θ3.画辅助圆：4.根据机架长度或位置确定A点：5.连接AC1、AC2，C1AC2=θ步骤：6.确定曲柄、连杆长度AB＝（AC2－AC1）／2BC＝（AC1＋AC2）／21、曲柄摇杆机构上一张P4平面连杆机构的设计——图解法按Ｋ设计——2.曲柄滑块机构eθAB1B2已知：滑块行程H、行程速比系数K、结构形式及其偏心距eHC1C2按Ｋ设计——上一张AB＝（AC2－AC1）／2BC＝（AC1＋AC2）／202θ4平面连杆机构的设计——图解法3.摆动导杆机构ADB1已知：机架长度及K，试设计四杆机构（求曲柄AB的长度）2）由ψ=θ作Dm、Dn3）由确定铰链A4）作AB1Dm（或AB2Dn）则可得曲柄长度AB=AB1按Ｋ设计——上一张B2mnψ4平面连杆机构的设计——图解法图解法思路：

1.将已知的几何条件尽可能画出；2.将运动条件转化为几何条件；3.利用几何关系寻找问题的关键；4.利用其它辅助条件完成设计。——图解法上一张4平面连杆机构的设计按预定的两连架杆对应位置设计四杆机构令——解析法上一张4平面连杆机构的设计实验法上一张4平面连杆机构的设计上一张b)一、按两连架杆对应角位移设计——2.按预定轨迹设计给定轨迹；设定曲柄中心A；求出Rmax、Rmin及曲柄AB和浮动连杆BP长度；

LAB＝(Rmax－Rmin)／2，LBP＝(Rmax＋Rmin)／2——实验法上一张4平面连杆机构的设计连杆曲线：四杆机构运动时，连杆作平面复杂运动，连杆上每一点都描绘出一条封闭曲线——连杆曲线。——上一张实验法3.按连杆曲线图谱设计4平面连杆机构的设计图谱——上一张步骤：1.查出轨迹