第二章平面连杆机构

第二章平面连杆机构第一页，共五十六页，2022年，8月28日平面连杆机构用低副连接组成的平面机构。特点：低副——面接触——耐磨损；制造简便；应用广泛；缺点：设计较复杂；不易精确实现复杂的运动规律。第二页，共五十六页，2022年，8月28日本章研究的内容平面四连杆机构由四个构件组成应用最广基本类型几何特点运动特性、其它特性常用设计方法第三页，共五十六页，2022年，8月28日2-1铰链四杆机构的基本型式和特性铰链四杆机构——全部由回转副组成的平面四杆机构组成：机架——固定构件4连架杆——与机架相连的构件1、3连杆——机架对面的构件2第四页，共五十六页，2022年，8月28日一、铰链四杆机构整转副——组成转动副的两构件能作整周相对转动曲柄——与机架组成整转副的连架杆摇杆——与机架组成摆动副的连架杆按连架杆是曲柄或摇杆分类：曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构第五页，共五十六页，2022年，8月28日1.曲柄摇杆机构连架杆：一个为曲柄一般为原动件一般作匀速转动一个为摇杆一般为从动件一般作变速摆动第六页，共五十六页，2022年，8月28日曲柄摇杆机构实例第七页，共五十六页，2022年，8月28日2.双曲柄机构两个连架杆均为曲柄。若主动曲柄等速回转，则从动曲柄变速回转。第八页，共五十六页，2022年，8月28日双曲柄机构实例平行四边形机构应用最多，但其死点为止存在不确定状态。第九页，共五十六页，2022年，8月28日3.双摇杆机构两个连架杆均为摇杆如：飞机起落架第十页，共五十六页，2022年，8月28日双摇杆机构实例等腰梯形机构——两个摇杆长度相等的双摇杆机构如：车辆的转向机构第十一页，共五十六页，2022年，8月28日二、含一个移动副的四杆机构铰链四杆机构的演化为其它机构：移动副代换回转副改变杆长改变机架扩大运动副第十二页，共五十六页，2022年，8月28日1.曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构当曲柄等速转动时，滑块可实现急回运动。第十三页，共五十六页，2022年，8月28日2.导杆机构曲柄滑块机构转动导杆机构曲柄摆动导杆机构第十四页，共五十六页，2022年，8月28日导杆机构传动角始终等于90°。有良好的传力性能。例：牛头刨床，插床等。第十五页，共五十六页，2022年，8月28日3.摇块机构和定块机构曲柄滑块机构摇块机构定块机构第十六页，共五十六页，2022年，8月28日摇块机构和定块机构的应用

定块机构摇块机构第十七页，共五十六页，2022年，8月28日三、含两个移动副的四杆机构

（双滑块机构）两移动副不相邻（如：正切机构）。两移动副相邻，且一个与机架相邻（如：正弦机构）。第十八页，共五十六页，2022年，8月28日双滑块机构两移动副相邻，且都不与机架相联。如：滑块联轴器。第十九页，共五十六页，2022年，8月28日双滑块机构两移动副相邻，且都与机架相联。如：椭圆仪。第二十页，共五十六页，2022年，8月28日四、具有偏心轮的四杆机构提高曲柄强度、刚度；简化结构。应用：剪床、冲床、颚式破碎机等。第二十一页，共五十六页，2022年，8月28日偏心轮机构第二十二页，共五十六页，2022年，8月28日五、四杆机构的扩展手动冲床晒料机六杆机构，两次增力。第二十三页，共五十六页，2022年，8月28日2-2平面四杆机构的基本特性运动特性传力特性第二十四页，共五十六页，2022年，8月28日一、铰链四杆机构有整转副的条件整转副——两构件能相对转动360o的转动副整转副是否存在取决于：各杆的相对长度机架的选择第二十五页，共五十六页，2022年，8月28日分析曲柄摇杆机构的几何关系l1、l2、l3、l4分别为各杆长，l1为曲柄。当曲柄处于AB′时，因三角形两边之和≥第三边，△AC′D有：第二十六页，共五十六页，2022年，8月28日分析曲柄摇杆机构的几何关系当曲柄处于AB″时，因三角形两边之和≥第三边，△AC″D有：由(1，2，3)式得:第二十七页，共五十六页，2022年，8月28日铰链四杆机构有整转副的条件:铰链四杆机构有整转副的条件——

最短杆+最长杆≤其余两杆之和；整转副是由最短杆与其相邻杆组成；第二十八页，共五十六页，2022年，8月28日曲柄存在的条件曲柄存在的必要条件——有整转副；曲柄是否真正存在，要看哪个构件为机架：最短杆为机架——————双曲柄机构；以最短杆相邻杆为机架——曲柄摇杆机构；最短杆对面的杆为机架——双摇杆机构；最短杆+最长杆≥其余两杆之和：无整转副存在以任何杆为机架——双摇杆机构；第二十九页，共五十六页，2022年，8月28日二、急回特性曲柄AB转动一周，有两次极限位置：曲柄与连杆共线B1AC1，AB2C2其所夹锐角——极位夹角摇杆处于极限位置C1D，C2D其夹角——摆角第三十页，共五十六页，2022年，8月28日急回特性假定曲柄匀速转动，则摇杆往复摆动快慢不同——急回特性用行程速度变化系数（行程速比系数）K表示第三十一页，共五十六页，2022年，8月28日行程速比系数K极位夹角越大，K值越大，急回运动性质越显著。设计时：一般先定K，再算第三十二页，共五十六页，2022年，8月28日具有急回特性的四杆机构曲柄摇杆机构偏置曲柄滑块机构摆动导杆机构第三十三页，共五十六页，2022年，8月28日三、压力角和传动角压力角——作用在从动件上的驱动力与该力作用点速度VC之间所夹锐角判断机构传动性能的标志传动角=90°-越小，越大，

Pt越大，传力性能越好。第三十四页，共五十六页，2022年，8月28日传动角机构运转时，是不断变化的当AB与AD重合时，角最小为保证机构正常工作，要限制最小min值的下限，一般min≥40°大功率机械min≥50°第三十五页，共五十六页，2022年，8月28日四、死点位置摇杆为主动件，且处于极限位置时，从动件出现卡死或运动的不定状态。解决的办法：在从动件上加外力利用惯性冲过死点位置设计两个相同机构连动第三十六页，共五十六页，2022年，8月28日死点位置应用在夹紧装置中，用于防松第三十七页，共五十六页，2022年，8月28日2-3平面四杆机构的设计根据：给定运动条件；几何条件；运动条件。选择机构类型；确定尺寸参数；绘制机构运动简图。第三十八页，共五十六页，2022年，8月28日设计问题的类型实现给定从动件的运动规律实现给定的运动轨迹第三十九页，共五十六页，2022年，8月28日设计方法解析法建立数学模型，通过计算得到机构参数；设计精确，应用逐渐广泛。作图法直观、简单，能满足一般工程上的精度要求；在实际中应用较多。实验法简便易行，试凑结果。第四十页，共五十六页，2022年，8月28日一、按给定的行程速比变化系数K设计四杆机构有急回要求的机构，按K设计。有急回特性的机构：曲柄摇杆机构；偏心式曲柄滑块机构；摆动导杆机构。第四十一页，共五十六页，2022年，8月28日1、曲柄摇杆机构已知条件：摇杆长度l3；摇杆摆角；行程速比系数K。求：各杆长度；铰链的位置。解题思路。第四十二页，共五十六页，2022年，8月28日解题步骤：由K——求极位夹角任定固定铰链中心D的位置，由l3、定C1D1、C2D2极限位置；过C1C2作一圆，使C1C2圆弧角=；在圆上任选一点A，为固定铰链中心位置；极限位置有:AC1=l2-l1,AC2=l2+l1；即：l1=（AC2-AC1）/2，l2=AC1+

l1，l4=AD。

第四十三页，共五十六页，2022年，8月28日DC1C2第四十四页，共五十六页，2022年，8月28日曲柄摇杆机构A点有无穷解；可选min≥40°或其它条件定A点。第四十五页，共五十六页，2022年，8月28日2、摆动导杆机构已知：K，机架长度设计：导杆机构分析：设计步骤：求任选C点，作Cm、Cn，夹角；作角平分线，取AC=l4，得铰链A的位置；过A点作Cm垂线，交B1点，AB1为曲柄长度。第四十六页，共五十六页，2022年，8月28日二、按给定连杆位置设计四杆机构已知：连杆长度l3=BC；两个位置B1C1、B2C2；设计铰链四杆机构；设计步骤：画出已知连杆位置B1C1、B2C2；连接B1B2、C1C2，作其垂直平分线b12、c12；A点在b12上任选，D点在c12上任选，或按其它条件定。第四十七页，共五十六页，2022年，8月28日已知连杆三个位置已知：连杆长度l3=BC；三个位置B1C1、B2C2、B3C3；设计铰链四杆机构；设计步骤：画出已知连杆位置B1C1、B2C2、B3C3；连接B1B2、B2B3，C1C2、C2C3；作B1B2、B2B3垂直平分线b12、b23，交于A点；作C1C2、C2C3垂直平分线c12、c23，交于D点。第四十八页，共五十六页，2022年，8月28日三、按给定两连架杆对应位置设计四杆机构已知：连架杆AB、CD三个位置，对应角度为φ1ψ1、φ2ψ2、φ3ψ3；求：各杆长l1、l2、l3、l4；用解析法解；解：取l1=1四杆机构在x和y轴上投影，可得：第四十九页，共五十六页，2022年，8月28日解析法设计四杆机构将前两式中的削去，整理后得：为简化上式，令则有第五十页，共五十六页，2022年，8月28日解析法设计四杆机构将φ1ψ1、φ2ψ2、φ3ψ3分别代入前式，可得方程组：由方程组可解出P0、P1、P2、代入前式可求出l2、l3、l4；第五十一页，共五十六页，2022年，8月28日按给定两连架杆的位置设计已知连架杆三个位置——有唯一解；已知连架杆两个位置——有无穷解；给定连架杆超过三个位置——无精确解；可用实验法等方法近似求解。第五十二页，共五十六页，2022年，8月28日四、按照给定点的运动轨迹设计四杆机构连杆曲线——连杆上每一点都描出一条封闭曲线；连杆曲线形状的多样性，使其可能用于设计完成复杂轨迹。第五十三页，共五十六页，2022年，8月28日2、运用连杆曲线图谱设计图谱法——利用事先编好的连杆曲线图谱，从中找