第2章平面连杆机构

平面连杆机构

平面连杆机构及传动特点

平面四杆机构的类型及应用

有关平面四杆机构一些基本知识

平面四杆机构的设计应用实例：内燃机、鹤式吊、火车轮、急回冲床、牛头刨床、翻箱机、椭圆仪、机械手爪、开窗、车门、折叠伞、折叠床、飞剪、连杆输送机构等。平面连杆机构：由若干个刚性构件通过平面低副联接组成的机构。平面连杆机构及传动特点2、改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。3、连杆曲线丰富。可满足不同要求。1、承载大、便于润滑、不易磨损、易加工、容易获得较高的制造精度。特点：6、设计复杂，难以实现精确的轨迹。5、产生动载荷（惯性力），不适合高速。4、累积误差大、运动精度低、效率低。分类:平面连杆机构空间连杆机构四杆机构、本章重点内容是介绍四杆机构。

根据构件数分：

根据相对运动范围分：多杆机构。123ABCD铰链四杆机构曲柄连杆连架杆摇杆周转副摆转副曲柄连杆摇杆1、平面四杆机构的最基本型式:机架机架4平面四杆机构的类型及应用2、铰链四杆机构的基本型式：曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构特征作用曲柄摇杆曲柄曲柄摇杆摇杆＋＋＋转动摆动转动转动摆动摆动应用天线俯仰机构缝纫机踏板机构惯性筛机构旋转式叶片泵铸造翻箱机构风扇摇头机构返回ABC1243DABDC1243雷达天线俯仰机构曲柄主动缝纫机踏板机构2143摇杆主动3124ADCB1234旋转式叶片泵ADCB123惯性筛机构ABDC1234E631ABCD耕地料斗DCAB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ADBCB’C’天平播种机料斗机构反平行四边形机构--车门开闭机构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。回反向BACDABDCEABDCE铸造翻箱机构风扇摇头机构B’C’ABDC风扇座蜗轮蜗杆电机ABDCE电机ABDC风扇座蜗轮蜗杆电机ABDC风扇座蜗轮蜗杆ABDC汽车转向机构返回有关平面四杆机构一些基本知识

铰链四杆机构有曲柄的条件

铰链四杆机构的演化

铰链四杆机构的几个特性返回一、平面四杆机构有曲柄的条件1、铰链四杆机构有曲柄的条件aabcbcd蓝色三角形成立粉红色三角形成立BACD...比较a最短2.组成周转副的两杆中必有一个杆为四杆中的最短杆。转动副为周转副的条件：1.最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和

————杆长条件。ABCDabcd

————位置条件。1、最短杆两端都是周转副。推论:2、具有两个周转副的构件必为最短杆，并满足杆长条件。3、C，D不是周转副，（特例：平行四边形机构）4、周转副条件不满足时，机构中各构件间只能摆动。2.连架杆或机架之一为最短杆(周转副在机架上)。曲柄存在的条件：1.最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和

————杆长条件。当选择不同的构件作机架时，可得不同的机构。如：

曲柄摇杆、

双曲柄、双摇杆机构。杆长条件最短杆为连架杆最短杆为机架双曲柄机构曲柄摇杆机构双摇杆机构铰链四杆机构类型判定步骤：是否是否是否返回(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↓∞

→∞φl铰链四杆机构的演化(2)改变运动副的尺寸(3)选不同的构件为机架偏心轮机构导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构314A2BC曲柄滑块机构314A2BC牛头刨床应用实例:ABDC1243C2C1小型刨床ABDCE123456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(3)选不同的构件为机架314A2BC直动滑杆机构手摇唧筒这种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1234正弦机构3214返回铰链四杆机构的几个特性1.概念极位极位夹角θ锐角ABCDB1C1ADθωC2B2曲柄摇杆机构φ曲柄转角AB1AB2AB2AB1摇杆摆角时间速度180°＋θ180°－θφφt1t2v1v2一、急回运动和行程速比系数摆角B1C1ADC2B22.急回运动DabdccabA主动件a时间：转角：运动：从动件c时间：转角：运动：从动件c的平均速度：

当曲柄等速回转的情况下，通常把从动件往复运动速度快慢不同的运动称为急回运动。>V1<V2B1B2只要

θ

≠0，

就有K>1,3.行程速比系数K

通常把从动件往复运动平均速度的比值(大于1)称为行程速比系数，用K表示。极位夹角θ不为零时，机构便具有急回运动特性。θ↑，K↑，机构的急回特性越明显。DabdccabA当∠BCD≤90°时，γ＝∠BCD二、压力角和传动角压力角α当∠BCD>90°时，

γ＝180°-∠BCD传动角γ此位置一定是：主动件与机架共线两处之一。当∠BCD最小或最大时，都有可能出现γminABCDFF’F”αγCDBAFγF”F’设计时要求:

γmin≥[γ]vc曲柄摇杆机构C1B1abcdDA车门由余弦定律有：∠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]minC2B2γ2αFγF三、机构的死点死点靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCGγ＝0Fγ＝0避免措施：

两组机构错开排列，如火车轮机构;ABDC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。返回工件ABCD1234PABCD1234工件P钻孔夹具γ=0T平面四杆机构的设计

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)。

同时要满足其他辅助条件：a)结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、运动副结构合理等）;b)动力条件（如γmin）;c)运动条件γ三类设计要求：1)两连架杆满足预定的位置和运动规律要求，如:函数机构。函数机构要求两连架杆的转角满足函数y=logxxy=logxABCD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。飞机起落架。要求连杆在两个位置垂直地面且相差180˚B’C’ABDC飞机起落架ADCBB’C’鹤式起重机搅拌机构要求连杆上E点的轨迹为一条卵形曲线要求连杆上E点的轨迹为一条水平直线QQABCDECBADE三类设计要求：3)满足预定的轨迹要求，如:鹤式起重机、搅拌机等。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)曲柄摇杆机构已知：ABCDB1C1ADθC2B2曲柄摇杆机构φ摆角φ及KCD杆长，平面四杆机构的设计①计算θ＝180°(K-1)/(K+1);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外接圆，A点必在此圆上。⑤选定A，设曲柄为l1

，连杆为l2

，则:⑥以A为圆心，AC2为半径作弧交于E,得：

l1=EC1/2

l2=AC1－EC1/2,AC2=l2-l1=>l1=(AC1－AC2)/2

∠C2C1P=90°－θ,交于P;AC1=l1+l2作图步骤：Eφθθ90°-θPC1C2DAmnφ=θD2)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。ADE2θ2ae3)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°-θAl1=EC2/2l2=AC2－EC2/2二、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’B2C2B3C3ADB1C1B1C1ABCD四、按预定的运动轨迹设计四杆机构NEM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。连杆曲线生成器ABCD连杆曲线图谱本章重点：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，并熟练掌握其确定方法；3.掌握按连杆