Chapter2-平面连杆机构

第2章平面连杆机构1平面四杆机构的基本类型2平面四杆机构的基本特性3平面四杆机构的设计本章内容

平面机构+低副联接(转动、移动副)

最常用→平面四杆机构（四个构件→四根杆)§2-1平面四杆机构的基本类型平面连杆机构－→铰链四杆机构（全由转动副相联）基本类型平面连杆机构的优点

承受能力高、耐磨损结构简单、加工方便、制造精度高可满足多种运动规律、运动轨迹的要求不易精确实现复杂的运动规律，且设计较为复杂。

当构件数和运动副数较多时，效率较低。平面连杆机构的缺点动画四足机器人一、铰链四杆机构定义：全部用转动副相连的平面四杆机构。组成:机架连架杆连杆分类:整转副摆动副机架曲柄摇杆三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构§2-1平面四杆机构的基本类型1.曲柄摇杆机构在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。

应用举例：一般曲柄主动，将连续转动转换为摇杆的摆动，也可摇杆主动，曲柄从动。

运动特点：颚式破碎机机构、牛头刨床横向进给机构、搅面机、卫星接收装置、缝纫机脚踏板机构、自行车、走步机、送料机构，等等。

定义：§2-1平面四杆机构的基本类型雷达调整机构曲柄摇杆曲柄摇杆插刀往复机构曲柄摇杆机构应用实例§2-1平面四杆机构的基本类型2.双曲柄机构：

应用举例：惯性筛、插床机构、机车驱动轮联动机构、车门开闭机构

定义：从动曲柄变速回转

运动特点：两连杆架均为曲柄的四杆机构。§2-1平面四杆机构的基本类型§2-1平面四杆机构的基本类型机车驱动轮联动机构：平行四边形机构(也称平行双曲柄机构)。

两个特性

：①两曲柄同速同向转动；②连杆作平动。

§2-1平面四杆机构的基本类型3.双摇杆机构：两连杆架均为摇杆的四杆机构港口起重机、飞机起落架、车辆的前轮转向机构应用举例：§2-1平面四杆机构的基本类型炉门开启机构飞机起落架§2-1平面四杆机构的基本类型动画基本类型的应用铰链四杆机构的演化演化常用的方式①改变运动副类型；②选不同构件作机架；③改变相对杆长。§2-1平面四杆机构的基本类型二、含一个移动副的四杆机构①

曲柄滑块机构变摇杆为滑块摇杆尺寸为无穷大曲线导轨曲柄滑块机构偏心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构对心曲柄滑块机构e=0§2-1平面四杆机构的基本类型§2-1平面四杆机构的基本类型②

导杆机构

改变曲柄滑块机构中的固定构件（曲柄）转动导杆机构§2-1平面四杆机构的基本类型曲柄滑块机构（曲柄）摆动导杆机构杆1为机架最短杆为机架滑块沿杆4滑动并一起转动滑块沿杆4滑动并一起摆动③摇块机构改变曲柄滑块机构中的固定构件1234卡车车厢举升机构摇块机构§2-1平面四杆机构的基本类型杆2为机架与滑块组成转动副的构件为机架滑块摆动，杆4沿滑块滑动。④

定块机构改变曲柄滑块机构中的固定构件§2-1平面四杆机构的基本类型滑块为机架对心曲柄滑块机构因导路的中线通过曲柄的回转中心而得名。该机构能把回转运动转换为往复直线运动或作相反的转变，广泛应用于蒸汽机、内燃机、空压机以及各种冲压机器中。转动导杆机构该机构是通过将曲柄滑块机构中的曲柄固定演化而成，它可将主动件的匀速回转转化为导杆的非匀速转动。摆动导杆机构该机构具有急回运动性质，且其传动角始终为90度，具有最好的传力性能，常用于牛头刨床、插床和送料装置中。定块机构该机构是通过将曲柄滑块机构中的滑块固定而演化得出，它可把主动件的回转或摆动转化为导杆相对于滑块的往复移动。摇块机构该机构是通过将曲柄滑块机构中的连杆固定而演化得出，它可把主动件的匀速回转运动转化为导杆相对于滑块的往复移动并随滑块摆动的形式。三、

具有偏心轮的四杆机构增大轴颈尺寸，提高偏心轴的强度和刚度。§2-1平面四杆机构的基本类型(曲柄很短时→偏心轮机构)→偏心距=ｅ=曲柄长铰链四杆、曲柄滑块机构→(扩大回转副)偏心轮机构回转副B(半径↑)＞曲柄长AB曲柄正弦机构该机构是具有2个移动副的四杆机构，因从动件的位移与原动曲柄的转角的正弦成正比而得名，常用于缝纫机下针机构和其他计算装置中。椭圆规动杆联接两回转副，固定导杆联接两移动副，导杆呈十字形，动杆上各点轨迹为长短径不同的椭圆。1平面四杆机构的基本类型2平面四杆机构的基本特性3平面四杆机构的设计本章内容§2-2平面链四杆机构有基本特性有整转副（曲柄）的条件急回特性压力角和传动角死点位置设a＜d，则当AB

杆能绕轴A

相对于AD

杆作整周转动时，AB

杆必须占据与AD

杆共线的两个位置

a≤d，a≤b，a≤c

在△B’’C’’D中b≤(d-a)+c在△B’C’D中即a+b≤d+c

c≤(d-a)+b即a+c≤d+b

a+d≤b+c

将式两两相加，可得一、铰链四杆机构有曲柄(整转副)的条件§2-2平面链四杆机构有基本特性铰链四杆机构有一个曲柄的条件：(1)最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和；(2)最短杆为连架杆。一、铰链四杆机构有曲柄(整转副)的条件杆长条件机架条件机构类型满足杆长之和条件最短杆相邻的杆为机架曲柄摇杆机构最短杆本身为机架双曲柄机构最短杆相对的杆为机架双摇杆机构（I）不满足杆长之和条件任意杆为机架双摇杆机构（II）判断方法一、铰链四杆机构有曲柄(整转副)的条件动画8-3四杆机构有曲柄条件例题判断下列铰链四杆机构的类型四杆机构符合有整转副的杆长条件：a、b取最短杆邻边为机架，是曲柄摇杆机构c取最短杆为机架，是双曲柄机构d取最短杆的对边为机架，是双摇杆机构二、曲柄摇杆机构的主要特性曲柄AB在转过一周的过程中，有两次与连杆BC共线。摇杆CD的位置分别为其最左和最右极限位置。C1D与C2D之间的夹角y称为摇杆的摆角。B1C1与B2C2之间的夹角q称为极位夹角（即摇杆处于极限位置时，对应曲柄两位置之间所夹锐角）。急回运动:→

工作行程时间＞空回行程时间

第1行程时间

t1曲柄AB1~AB2

j1摇杆C1D~C2D

y第2行程时间t2曲柄AB2~AB1j2摇杆C2D~C1Dy曲柄匀速转动，j1>j2,显然：t1>t2摇杆上C点的平均速度在两个行程中不同。Vc1<Vc2意义：减少往复式运动机构的空回行程时间，提高劳动生产率。摇杆摆回的速度大于工作行程的速度，摇杆的这种运动性质称为急回运动。二、曲柄摇杆机构的主要特性二、曲柄摇杆机构的主要特性行程速比系数只要

θ≠0，就有K>1θ越大，K值越大，急回性质越明显。设计新机构时，往往先给定K值，于是:行程速比系数二、曲柄摇杆机构的主要特性平面四杆机构能具有急回运动特性的条件？1）原动件做匀角速度整周转动；2）输出件具有正、反行程的往复运动；3）极位夹角θ>0。2.曲柄滑块机构中，原动件AB以等速转动,无急回特性对心曲柄滑块机构,有急回特性。偏置曲柄滑块机构三、压力角与传动角在不计摩擦力、重力、惯性力的条件下，机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度方向线所夹的锐角。压力角：传动角：压力角的余角。vcFF1F2α越小，传力越好。γ越大，传力越好。1.压力角与传动角2.四杆机构的最小传动角位置（1）铰链四杆机构中，原动件为AB当δ为锐角时，当δ为钝角时，以AB为原动件的曲柄摇杆机构：当曲柄和机架处于两共线位置时，连杆和输出件的夹角最小和最大（）。以曲柄为原动件的曲柄摇杆机构，当曲柄和机架处于两共线位置之一时，出现最小传动角。2.四杆机构的最小传动角位置

曲柄摇杆机构中取摇杆为主动件时，当曲柄与连杆共线时，连杆对从动件曲柄的作用力通过转动中心A，传动角为零，力矩为零，称为死点位置。四、死点位置当工件被夹紧后，BCD成一直线，机构处于死点位置，即使工件的反力很大，夹具也不会自动松脱，该例为利用死点位置的自锁特性来实现工作要求的。死点的利用：四、死点位置例在图示铰链四杆机构中，已知铰链四杆机构各构件的长度分别为LAB=20mm，LBC=60mm，LCD=85mm，LAD=50mm，要求：（1）试确定该机构是否有曲柄？（2）若以AB为原动件，试画出该机构在图示位置时的压力角。解:(1)又AD为机架所以该机构存在曲柄，构件AB就是曲柄。1平面四杆机构的基本类型2平面四杆机构的基本特性3平面四杆机构的设计本章内容按给定连杆位置设计四杆机构已知:连杆的长度和占据的两位置B1C1,B2C2,设计四杆机构。此问题的本质是：已知活动铰链，求固定铰链（求活动铰链轨迹圆的圆心）。B1B2C1C2AD给定两位置有无穷多解b12c12B1B2B3C1C2C3AD给定三位置，有唯一解按给定的从动件的行程和K设计四杆机构(1)曲柄摇杆机构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C1C2D

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;⑤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=EC1/2b=AC1－EC1/2AC2=b-a=>a=(AC1－AC2)/2AC1=a+b