章-平面连杆机构

§2—1平面四杆机构的基本类型及应用第二章平面连杆机构§2—2平面四杆机构的基本特性§2—3平面四杆机构的设计

本章要点平面连杆机构：若干构件+低副平面四杆机构：4个构件+低副铰链四杆机构：4个构件+转动副§2—1

平面四杆机构的基本形式和特性一、铰链四杆机构：

4个构件+转动副2-1图铰链四杆机构.avi连架杆

机架连杆连架杆

曲柄摇杆不同的铰链四杆机构1、曲柄摇杆机构1整圈转动（曲柄）3往复摆动（摇杆）应用例2：2-3图雷达调整机构（曲柄摇杆）.avi应用例1：2-2图牛头刨床（曲柄摇杆）.avi应用例4：2-5图搅拌器（曲柄摇杆）.avi应用例3：2-4图剪断钳（曲柄摇杆）.avi应用例5：2-6图电影抓片（曲柄摇杆）.avi2、双曲柄机构2整圈转动（曲柄）4整圈转动（曲柄）应用例1：2-7图机车车轮（双曲柄）.avi应用例2：2-8图惯性筛（双曲柄）.avi转动转动，通常二转速不相等双曲柄机构的特例：平行四边形机构

——运动不确定问题应用例2：2-10图汽车前轮转向（双摇杆）.avi应用例1：2-9图飞机起落架（双摇杆）.avi应用例4：2-12图起重机（双摇杆）.avi应用例3：2-11图升降机（双摇杆）.avi2往复摆动（摇杆）4往复摆动（摇杆）3、双摇杆机构二、含有一个移动副的四杆机构：1、曲柄滑块机构1B24AC3偏置式曲柄滑块机构对心式曲柄滑块机构1B24AC3e应用例1：2-13内燃机（曲柄滑块）.avi应用例2：2-14开门机构（曲柄滑块）.avi曲柄滑块机构的演化2、导杆机构、摇块机构、定块机构曲柄滑块机构导杆机构变更机架摇块机构定块机构C234A41B2C3曲柄滑块机构１作机架A41B2C3导杆机构C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234C234回转导杆机构lBC>lABC234C234C234C234AB123C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C423C4lBC<lAB摆动导杆机构32C4AB1导杆机构A41曲柄滑块机构2作机架A41A41A41A41A41A41A41A41A41A41A41A413B2C摇块机构车箱举升机构摇块机构2B12B12B11BA21BA2A41B2C3曲柄滑块机构CA43定块机构C41BA21BA21BA23手动唧筒机构2-16图手动叽桶.avi3作机架1B2定块机构正弦机构双转块机构双滑块机构正切机构了解三、含有两个移动副的四杆机构：四、具有偏心轮的四杆机构对心式曲柄滑块机构偏心轮机构1B24AC32LAB4C231BAB副扩大B副扩大前的AB杆B副扩大后的AB杆偏心轮机构形成动画一、铰链四杆机构有整转副的条件整转副：两构件能相对转动360°的转动副。§2—2平面四杆机构的基本特性假设机构为曲柄摇杆机构（A是整转副，D非整转副）有整转副的条件推导：l1Al4l2l3CBDl1Al4l2l3CBDB'C'B"C"该机构存在两个特殊位置：在ΔAC"D中有：l4≤（l2-l1）+l3l3≤（l2-l1）+l4l1+l4≤l2+l3(1)l1+l3≤l2+l4

(2)l1+l2≤l4+l3

(3)在ΔAC'D中有：摇杆在左和右极限位置，即将（1）-（3）式两两相加：l1≤l2，l1≤l3，l1≤l4(4)且A、B为整转副l1+l4≤l2+l3(1)l1+l3≤l2+l4(2)l1+l2≤l4+l3(3)l1≤l2，l1≤l3，l1≤l4(4)曲柄为最短杆最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和

该结论是在假设机构具有整转副的条件下推出的，可以作为具有整转副的条件。判断流程Lmin+Lmax<L(其余两杆长度之和)?

有整转副

无整转副双摇杆机构

最短杆为机架

最短杆相邻杆为机架最短杆相对杆为机架否是双曲柄机构曲柄摇杆机构双摇杆机构LminAl4Lmaxl3CBD

最短杆为机架

最短杆相邻杆为机架最短杆相对杆为机架双曲柄机构曲柄摇杆机构双摇杆机构2、急回特性

当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有急回特性。K=1,无急回特性q↑K↑急回特征越显著1jB2C212v2v1B1C14ABCD231极位夹角行程速比系数K1=1t1=1800+2=1t2=1800-摆角急回特性的应用——牛头刨床（采用转动导杆机构）急回特性的应用——牛头刨床（采用摆动导杆机构）3、压力角和传动角ABCDαFv压力角α=<F、V>

在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下:γ传动角γ=90°-α

在连杆设计中，习惯用传动角γ。γ越大，机构传力性能越好。

机构运转时，传动角γ是变化的，为保证机构正常工作：γmin≥[γ]（[γ]=30°∽60°）曲柄摇杆机构的最小传动角：出现在曲柄与机架共线（＝0º

或＝180º

）的位置。四、死点位置死点位置:传动角为零g=0(连杆与从动件共线)的位置。B1C1B2C24ABCD231=00=00=00C2B2=00BACB1C１克服死点的措施

*利用构件惯性力实例:家用缝纫机*采用多套机构错位排列实例:蒸汽机车车轮联动机构死点的利用实例1：2-15图夹具.rm实例2：飞机起落架机构=00AA原设计改进设计实例3：折叠家具机构1、平面四杆机构的特点全低副（面接触），承受冲击力，易润滑，不易磨损运动副结构简单，易加工运动规律多样化、点的运动轨迹多样化运动副累积误差大，效率低惯性力难以平衡，不宜用于高速不能精确实现复杂的运动规律，设计计算较复杂123ABC4A1B2C3D44A12B3C56DE2-3

平面四杆机构的设计2、平面连杆机构的应用1）实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动2）实现从动件运动形式及运动特性的改变3）实现较远距离的传动或操纵4）实现从动件行程的调节、扩大5）实现机械增益的增大（输出力(矩)与输入力(矩)之比）1）实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动

圆轨迹复制机构AMF保龄球置瓶机扫瓶机构CDABM2）实现从动件运动形式及运动特性的改变步进式工件传送机构3）实现较运距离的传动或操纵自行车手闸4）调节、扩大从动件行程可变行程滑块机构特点：调节可改变滑块D的行程汽车用空气泵机构特点：曲辆CD短，滑块行程大ABCDABCDEF5）获得较大的机械增益:输出力(矩)与输入力(矩)之比肘节机构特点：机械增益大剪切机构特点：机械增益大EABCD3、平面四杆机构的设计设计过程：已知条件→构件尺寸

两类基本问题：实现给定运动规律实现给定运动轨迹；

设计方法：图解法解析法实验法

简明易懂，精确性差。精确度好，计算繁杂。形象直观，过程复杂。1）给定行程速比变化系数2）给定连架杆对应位置

本课程介绍用图解法设计四杆机构一、给定行程速比系数二、给定连杆对应位置

1.曲柄摇杆机构摇杆长度L3

行程速比系数K摆角φ一、给定行程速比系数设计四杆机构θφC2ADB1B2C1L1L4L3L2求:L1,L2,L4已知:则∠C1PC2=θ1)求出θ（∠C1AC2）分析:2）如果三点位于同一圆上：θ是圆周角如何作此圆？因A点未知3）连OC2交圆于P点POθθφC2ADB1B2C1下面具体求解解(1)任选D点,作摇杆两极位C1D和C2DOθθAB1B2φC2DC1(2)过C1作C1C2垂线C1M(3)过C1、C2、P作圆(4)AC1=L2－L1,AC2=L2+L1(5)以L1为半径作圆,交

B1,B2点(曲柄两位置)MN在圆上任选一点AC1M与C2N交于P点作∠C1C2N=90－θP→L1=(AC2－AC1)/2于是L1,L2,L4求出（解不唯一）2.导杆机构已知:机架长L4,KCmnφAB1B2θ解:求:L1(1)任选固定铰链中心C→

作导杆两极位Cm和Cn

φ=θ(2)作摆角φ的平分线AC,

确定A点（AC=L4）(3)过A作导杆极位垂线

AB1(AB2)CmnφAB1B2则L1=AB1（唯一解）1.给定连杆BC长L2及连杆两个位置B1C1,B2C2求：L1、L3、

L24二、按给定连杆位置设计铰链四杆机构

ABCDL2L1L3L4●DB1C1B2C2A●分析：A必在B1B2垂直平分线上

D必在C1C2垂直平分线上1）连接B1B2,C1C2并作其垂直平分线b12,c122）在b12线上任取一点A,在C12任取一点D解:b12c12则