机械原理 平面连杆机构及其设计

机械原理平面连杆机构及其设计第1页/共135页§8－1连杆机构及其传动特点

几种常见的连杆机构曲柄滑块机构BACD曲柄摇杆机构导杆机构连杆机构的传动特点1.机构中的运动副一般均为低副；2.当机构中的原动件的运动规律不变时，可用改变各构件的

相对长度来使从动件得到不同的运动规律；3.可以通过改变各构件的相对长度来得到众多的连杆曲线，以满足不同的轨迹设计要求。连杆机构从动件的运动规律取决于各杆相对长度第2页/共135页连杆机构的缺点2.连杆或滑块做变速运动所产生的惯性力难以用一般平衡方法消除，因而连杆机构不宜用于高速传动；1.传动路程长，传动误差大，传动效率低；3.

连杆机构的设计比较复杂繁琐，且一般多为近似解。连杆机构设计近年来的新方法、新的发展趋势1.根据机械设计理论，利用数学上的最优化方法，借助计算机对机构进行设计，即计算机优化设计近年来已成为一个重要发展方面；2.已不再仅局限在单自由度的四杆机构设计，更多地注意多自由度的多杆机构的研究；3.同时兼顾运动学和动力学的特性的研究；4.针对高速运动构件的运动弹性动力学研究得到高速发展；第3页/共135页§8－2平面四杆机构的类型和应用

曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构一.平面四杆机构的基本形式BACD连杆机架连架杆连架杆各部名称及运动形式连架杆直接与机架相连接的杆件连杆连接两连架杆的杆机架固定的构件摇杆只能做非整周摆动的连架杆曲柄能整周转动的构件铰链四杆机构是平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构的三种基本形式为：

曲柄摇杆机构

双曲柄机构

双摇杆机构铰链四杆机构第4页/共135页1.曲柄摇杆机构作用将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。特征两个连架杆中一个为曲柄,另一个为摇杆的机构ADCBADCB结构特点：连架杆AB为曲柄，CD为摇杆应用：雷达天线，搅拌机器

运动构变换

转动摇动1B2C34AD第5页/共135页2.

双曲柄机构

1）一般双曲柄机构3）逆平行四边形机构特征：两连架杆均为曲柄1）一般双曲柄机构特征：一般双曲柄机构ABD1234C2）平行四边形机构分类：（1）两曲柄不等长（2）主动曲柄匀速转动（3）从动曲柄变速转动第6页/共135页振动筛机构一般双曲柄机构应用举例：振动筛机构第7页/共135页

ABCD2）平行四边形机构特点：（1）对应边杆长相等且平行；（2）两曲柄等速、匀速转动；（3）连杆作平动运动。BCAD第8页/共135页摄影平台升降机构DCAB播种机料斗机构料斗耕地DCAB平行四边形机构应用举例第9页/共135页ABCD平行四边形机构运动不确定问题天平改进措施或加焊接构件注意：在长边做机架的平行四边形机构中，当各构件位于一条直线时（两曲柄与机架共线时）从动曲柄有可能反转，即在曲柄通过机架位置时，存在运动不确定。加虚约束构件第一种可能第二种可能平行四边形机构应用举例第10页/共135页特点：

3）逆（反）平行四边形机构

车门开闭机构（１）对应边杆长相等但连杆与机架不平行（２）两曲柄反向匀速转动AD123CB4第11页/共135页3.双摇杆机构BADC等腰梯形机构特点：铰链四杆机构中，两连架杆均为摇杆一般双摇杆机构分类―两摇杆等长―两摇杆不等长第12页/共135页鹤式起重机铸造翻箱机构BADCQADCBQQ一般双摇杆机构应用举例第13页/共135页等腰梯形机构应用举例－汽车前轮转向机构DA123CB第14页/共135页eABC1234偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构二.铰链四杆机构的演化1.改变构件的形状和运动尺寸ABC1234通过改变摇杆CD的长度（运动尺寸改变）,将曲柄摇杆机构演化成了曲柄滑块机构（将杆变成了块―形状改变）A1234D∞D∞BCBDCA1243DBCA312441ABCD2第15页/共135页ABC1234e双滑块机构杆件2上B点相对滑块3上的C

铰链点的运动为定轴（绕C点）转动，回转半径为32CAB4第16页/共135页AB2C32ABCAB正弦机构S→∞1234椭圆仪机构第17页/共135页2)改变运动副的尺寸曲柄滑块机构与偏心轮机构的相互演化124ACB

当AB的距离很短时，常将曲柄改成偏心圆盘偏心轮机构曲柄滑块机构124ACBACB第18页/共135页3)选不同的构件为机架―机构的倒置曲柄滑块机构变更机架曲柄滑块机构曲柄摇块机构314A2BC摆动导杆机构转动导杆机构导杆机构,动画314A2BC移动导杆机构1移动导杆机构（定块机构）曲柄摇块机构导杆机构B314A2CC314A2B移动导杆机构2第19页/共135页曲柄滑块机构演化实例曲柄摇块机构（连杆作机架）314A2BC314A2BC自卸卡车举升机构ABCD第20页/共135页314A2BC曲柄滑块机构手摇唧筒移动导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构314A2BC1C2AB342B1CA34A2143CB2B1AC34第21页/共135页AB1lBC>lAB，导杆AC整周转动转动导杆机构应用实例―小型刨床C第22页/共135页AB1lBC<lAB，导杆AC摆动应用实例：牛头刨床摆动导杆机构第23页/共135页§8－3平面四杆机构的基本知识

※曲柄与机架重叠共线位置

1.平面四杆有曲柄的条件在四杆机构中有整转副的条件是曲柄能占据整周回转中的任何位置，其中两个重要位置为：※曲柄与机架拉直共线位置a≤b，a≤c，a≤d

三式联立得：C′ADdabcＢ′在中：cDC″AB″dba在中：在中：第24页/共135页1）最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和a+d≤b+ca+b≤c+da+c≤b+d由公式：得出以下结论：2）曲柄为最短杆（最短杆为连架杆之一或机架）BACDa≤b，a≤c，a≤d由公式：得出以下结论：曲柄摇杆机构（曲柄为连架杆）双曲柄机构（曲柄为机架）CDBA第25页/共135页通过机构的倒置，曲柄摇杆机构可演变成如下机构：BACD曲柄摇杆机构BACD双曲柄机构BACD曲柄摇杆机构BACD双摇杆机构低副的运动可逆性第26页/共135页讨论1

（1）当已判明四杆机构有曲柄存在时,取不同构件为机架会得到不同的机构：

讨论2

（2）当已判明四杆机构无曲柄存在时,取任何构件为机架只能得到双摇杆机构

■取与最短杆相邻的构件为机架则为曲柄摇杆机构

■取与最短杆相对的构件为机架则为双摇杆机构■取最短杆为机架则为双曲柄机构第27页/共135页

极位夹角：当机构处在两极位时，原动件曲柄所在的两个特殊位置（与连杆的共线位置）之间所夹的锐角θ称为极位夹角。

极位：在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆处在两个极限位置，简称极位。2急回运动和行程速比系数1）急回运动运动特性ADC2B2B1C1摇杆的最大摆角：j注意：急位夹角为曲柄两特殊位置间所夹锐角CB1ADCBBCCBCBCB第28页/共135页v1对应摇杆从C1D位置摆到C2D

转过的角度：φ1=1t1曲柄摇杆机构

急回特性摇杆的第一个极位j摇杆从C1D

到C2D所用时间:t1对应进程曲柄转过的角度：进程：摇杆从第一个极位DC1摆向第二个极位DC2的运动过程α1=180°+θ从C1到C2的平均速度:=180°+4ABCD231AB1C1DB2C211第29页/共135页B2C2jv21回程：摇杆从第二个极位DC2摆回到第一个极位DC1的运动过程对应回程曲柄转过的角度：α2=180°－θ对应摇杆从C2D

位置摆到C1D转过的角度：φ注意：

摇杆从C2D到C1D所用时间:t2从C2到C1的平均速度:

2=1t2=180°－AD2从C1D到C2D，摇杆摆过φ；从C2D到C1D，摇杆仍摆过φ。B1C1v1第30页/共135页21jα2=180°－θ由：α1=180°+θ由：

2=1t2=180°－1=1t1=180°+2）行程速比系数K―该系数描述急回运动的急回程度已知：摇杆的这种特性称为急回运动特性AB1C1B2C2第31页/共135页关于行程速比系数的讨论（1）曲柄摇杆机构具有急回特征的条件：（2）K↑急回特征越显著（3）Ｋ与的关系：（4）机构急回特性用于非工作行程可以节省时间本节课后作业：8-1~8-3，8-5~8-9

↑K↑;＝０时,K＝1第32页/共135页132132123123132132132123312213曲柄滑块机构急回特征的判断结论：1.对心式曲柄滑块机构没有急回特性；2.偏心式曲柄滑块机构具有急回特性，且偏心距越大，急回特征越明显。eA123C1213C2B2C1B1123C2第33页/共135页摆动导杆机构急位夹角的判断摆动导杆机构mnDΦ22ΦA问题：摆动导杆机构的演化原型？滑块的原型导杆的原型d本节课后作业：8-1~8-3，8-5~8-9B1B2第34页/共135页γ3.四杆机构的压力角α、传动角γ和死点

αF传动角γ

：与压力角互余的角。压力角——从动杆(运动输出件)活动铰链点上力作用线

(不考虑摩擦)与该点绝对速度方位线所夹的锐角.

当δ≤90°时,γ是δ的对顶角；为连杆与摇杆之间所夹的位置角本节课后作业：8-1~8-3，8-5~8-9CABD第35页/共135页DBACF当δ>90°时，γ与δ互补传动角γ比压力角α更直观，故一般用传动角γ来描述机构的传力性能。本节课后作业：8-1~8-3，8-5~8-9第36页/共135页ntt设计时要求:γmin≥50°切向分力:法向分力:▲切向分力F′越大，机构的传力性能越好，法向分力F″越大，机构的传力性能越差结论：为保证机构的传力性能，压力角α不能过大，传动角γ不能过小。FαγF′压力角α

、传动角γ对传动性能的影响BDCAF″F′F″T′第37页/共135页γmin出现的位置：即此位置一定是：主动件与机架共线两位置之一。ABDCABDC曲柄与机架拉直共线曲柄与机架重叠共线

与相比较，其较小者为机构的最小传动角。当最小或最大时，都有可能出现第38页/共135页死点4ABCD231机构出现死点位置的条件——当曲柄摇杆机构中的摇杆为主动构件，曲柄为从动构件时；死点出现的位置——曲柄与连杆的两次共线位置；死点出现的原因——曲柄所受力的力线恰好通过曲柄的回转中心，此时传动角γ=0BC2B1A一般位置讨论M本节课后作业：8-1~8-3，8-6~8-12第39页/共135页死点出现的位置——曲柄与连杆的两次共线位置；死点出现的原因——曲柄所受力的力线恰好通过曲柄的回转中心，此时α=90°传动角γ=0由切向分力公式:死点位置讨论得：AC1B1D1234B2C2D23A1第40页/共135页F’A’E’D’G’B’C’采用机构错位排列法克服死点―蒸汽机车联动机构克服死点方法借助惯性机构错位排列法―在曲柄上加装飞轮ABEFDCG第41页/共135页飞机起落架机构死点的利用：工件夹具ABCD1234工件PABCD1234第42页/共135页可行域4ADB2C21231BC231BC1C1B14.铰链四杆机构运动的连续性▲连杆机构的可行域1四杆机构正装四杆机构的运动连续性，是指连杆机构在运动过程中。能否连续实现给定的各个位置的问题。第43页/共135页4ADC″B″123213BC13C′B′BCCBCBBCCBBCBC可行域4.铰链四杆机构运动的连续性▲连杆机构的可行域四杆机构反装第44页/共135页4ADC″B″123C′B′B2C2123C1B1▲连杆机构的不可行域▲连杆机构的可行域▲连杆机构的错位不连续―连杆机构不能在两个不连通的可行域内连续运动称作错位不连续。可行域不可行域不可行域可行域第45页/共135页▲连杆机构的错序不连续―当原动件按同一方向连续转动时，若连杆不能按要求的顺序通过给定的各个位置，这种运动不连续称作错序不连续。14ADB3C3B4C41B1C123B2C2BCCBCBBCB第46页/共135页A例1求下列曲柄滑块机构该位置的压力角α、传动角γ，最小传动角位置，冲程H、极位夹角θ。设曲柄主动。α12B′C′3B″C″FA132（a）BC第47页/共135页H例求下列曲柄滑块机构的冲程H、极位夹角θ，正、反行程。132CABe求冲程H、极位夹角θ。132BCB2123C2123C1B1第48页/共135页AB2C22工作行程空回行程3B112C11本节课后作业：8-1~8-3，8-5~8-9H第49页/共135页例2

设铰链四杆机构各杆件长度

试回答下列问题:1.当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？若有曲柄存在，杆（）为曲柄？此时该机构为（）机构？2.要使机构成为双曲柄机构，则应取杆（）为机架？3.要使机构成为双摇杆机构，则应取杆（）为机架？且其长度的允许变动范围为（）4.如将杆4的长度改为d=400mm，其它各杆长度不变，则分别以1、

2、3杆为机架时，所获得的机构为（）机构？ABCD1234第50页/共135页1.当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？若有曲柄存在，杆（）为曲柄？此时该机构为（）机构？ABCD1234解：根据杆长条件:曲柄摇杆2.要使机构成为双曲柄机构，则应取杆（）为机架？11该机构有曲柄存在。第51页/共135页ABCD3.要使机构成为双摇杆机构，则应取杆（）为机架？且其长度的允许变动范围为（）3解：1满足曲柄存在条件（1）a杆为最短杆，C杆为最长杆时（2）a杆为最短杆，C杆为一般杆时340mm≤c≤860mm问题：能否设c为最短杆?第52页/共135页3.要使机构成为双摇杆机构，则应取杆（）为机架？且其长度的允许变动范围为（）3（3）假设C杆为最长杆，则有：（2）假设C杆为一般杆，则有：2.不满足曲柄存在条件

（1）假设C杆为最短杆，则有：340mm≤c≤860mm140mm<c<340mm,860mm<

c≤1340mm140mm<

c≤1340mm第53页/共135页4.如将杆4的长度改为d=400mm，其它各杆长度不变，则分别以1、

2、3杆为机架时，所获得的机构为（）机构？ABCD1234不满足曲柄存在条件无论取哪个杆件为机架，均只能得到双摇杆机构

双摇杆第54页/共135页例3

图示曲柄滑块机构是按比例绘制而成的。（1）设曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由；（2）若滑块为主动件，使用作图法确定该机构的死点位置。ABCB1C1C2B2解：（1）曲柄为顺时针转向；（2）该机构的死点位置为曲柄与连杆两次共线位置。工作行程空回行程ttttω1第55页/共135页例4

铰链四杆机构各杆杆长为：

LAB=200mm，LBC=350mm，

LCD=450mm，

LAD=500mm。求：1）该机构为何种类型机构？（要求写出判定条件）2）不改变各杆杆长，如何将该机构演化为双摇杆机构？3）在图上标出极位夹角θ；最小传动角γmin；4）AB杆的转向；解：1）该机构为曲柄摇杆机构，曲柄为AB

杆。ABCD2）当取CD杆为机架时，机构演化为双摇杆机构正行程第56页/共135页3）在图上标出极位夹角θ；最小传动角γmin；4）AB杆的转向；以A为圆心，以：为半径画圆弧交C

轨迹线得出：得出：以A为圆心，以：为半径画圆弧交C

轨迹线CADB正行程第57页/共135页ABD3）在图上标出最小传动角γmin；比较、取小值。第58页/共135页例5假设图示导杆机构各部尺寸为已知，求：

1.

该机构曲柄存在的条件；

2.

图示位置机构的压力角和传动角；

3.

摆动导杆的最大摆角ψ和极位夹角θ；

4.

最小传动角位置。D∞D∞解：1.2.

滑块为二力杆nnABCab312VB3F第59页/共135页3.摆动导杆的最大摆角ψ和极位夹角θ

；4.最小传动角位置和最小传动角值。CAψθBACACB1一般位置的传动角B2FVB3FVB3结论？FVB3FVB31234B1234第60页/共135页BADab例6在图示的导杆机构中，已知LAB=30mm，试问：（1）若机构成为摆动导杆机构时，LAD的最小值为多少？（2）若LAD=60mm，LAB的最大值为多少？（3）如果LAB=60mm,若使该机构成为转动导杆机构的条件？（4）该机构的极位夹角θ。(在b图上画)

解（1）分析：该机构的原型为曲柄摇杆机构曲柄滑块原连杆机架原摇杆摆动导杆第61页/共135页BADab（1）若机构成为摆动导杆机构时，LAD的最小值为多少？该机构的原型为曲柄摇杆机构该机构存在曲柄的条件为或者由于所以有即：的最小值为30mm（2）若LAD=60mm，LAB的最大值为多少？由知：第62页/共135页BADab（3）如果LAB=60mm,若使该机构成为转动导杆机构的条件？机架为最短杆，并且满足曲柄存在条件即：（4）该机构的极位夹角θ。

ADBB’第63页/共135页例7图（a）、（b）两导杆机构。问：

（1）图（a）若为转动导杆机构导杆，其演化原型是什么？

（2）图（a）偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件；

（3）图（b）中AP不为转动导杆的条件。其演化原型？ABCabeCABPabeD∞D∞解：（1）双曲柄

（2）最短杆：AB杆最长杆：AD∞杆次长杆：CD∞杆（a）（b）第64页/共135页（3）图（b）中AP为摆动导杆的条件。其演化原型？解：

最短杆：BC杆

最长杆：CD∞杆

次长杆：AD∞杆D∞D∞1）按曲柄摇杆机构演化机架LAB不为最短杆,曲柄LBC为最短杆2）按双摇杆机构演化3）机构演化原型曲柄摇杆机构双摇杆机构CABPabe（b）e第65页/共135页例8接上题.设b杆为主动构件求该位置时机构的压力角和传动角。VC3FγCABPabe1234F12F32F23VABabeC第66页/共135页例9图示为一六杆机构。杆BC

为原动件，其长度LBC=40mm,

滑块E的行程H=50mm，行程速比系数K=2，要求最小传动角γmin=60°。试确定各构件的长度。ABCDE示意图解：1取长度比例尺作机构图AB滑块的左极限位置左极限位置第67页/共135页AB滑块的右极限位置ABCDE示意图右极限位置第68页/共135页H根据极位夹角θ确定LAB

、LAD

杆的长度ABH第69页/共135页ABCDE根据最小传动角γmin=60°的要求。确定LDE。第70页/共135页§8－4平面四杆机构的设计

满足预定的运动规律要求满足预定位置要求满足预定的轨迹要求（起重机，搅拌机）方法：图解法、解析法、实验法连杆机构设计的基本问题第71页/共135页QQQQQQQ鹤式起重机QADCB搅拌机机构1234ADCB第72页/共135页一图解法１.按连杆预定的位置设计四杆机构

1）曲柄摇杆机构2）曲柄滑块机构3）导杆机构

3）按两连架杆预定的位置设计四杆机构2按给定的行程速比系数K设计四杆机构1）已知连杆活动铰链中心的位置设计四杆机构

（a）已知连杆两位置设计--------有无数组解

（b）已知连杆三位置设计--------有唯一解2）已知固定铰链中心的位置设计四杆机构条件：已知两固定铰链点位置已知连杆三个标线位置第73页/共135页b122）等视角定理简介B2C2应用等视角定理的条件（1）已知连杆两位置（2）已知铰链B、C位置R12―转动极点连杆从位置B1C1到B2C2可认为是绕R12转动了θ的结果。θ―连杆的转动角c12AD转动半角R12B1C1固定铰链中心A、D

应分别位于B1B2和C1C2的垂直等分线b12、c12上。第74页/共135页AD★连杆的视角转动极点R12到连杆两铰链中心射线间的夹角b12c12

杆件视角的概念―杆件的两铰链中心与转动中心之间所夹的角B2C2B1C1第75页/共135页★连架杆AB、CD的视角转动极点R12到连架杆两铰链中心射线间的夹角连架杆AB、CD的视角相等且等于转动半角注意：两连架杆为相对杆件。B1C1b12c12R12!AD第76页/共135页―连杆BC的视角―机架AD的视角等视角定理1.

相对两构件的视角应相等或互补；2.

相对两连架杆的视角相等

且等于连杆平面转角之半（）ADb12c12B1C1R12注意：容易混淆的概念：连杆的转动角θ、连杆的视角β第77页/共135页B2C2B1C1ADb12φ2＋＋θ2－－φ2－－θ2－各杆件转角方向的确定▲由AB1→b12

取正号▲则由b12→AB1

取负号R12等视角定理的几个重要结论1.

连杆从位置B1C1到B2C2可认为是绕R12转动了θ的结果。2.固定铰链中心A、D

应分别位于B1B2和C1C2的垂直等分线b12、c12上。3.

相对两构件的视角应相等或互补；4.

相对两连架杆的视角相等且等于连杆平面转角之（）c12第78页/共135页例已知连杆两位置M1C1、M2C2（C为活动铰链点）及固定铰链点A。要求活动铰链点B

在MC线上，C2点处的压力角为

30°，试设计铰链四杆机构。BCMR12C2M1C1M2ADB1B2b12c12第79页/共135页１）已知连杆两活动铰链中心设计四杆机构

B1C1B2C2●DA—有无数组解D1A1

A2

D2１.按连杆预定的位置设计四杆机构ADAAAADDD第80页/共135页2）已知连杆活动铰链中心三位置设计B1C1B2C2C3ADAB1C1D

为所求四杆机构的结果B3—有唯一解第81页/共135页3）已知固定铰链中心的位置设计四杆机构已知条件:（1）已知两固定铰链位置；

BCE1F1E2F2E3F3要借用类型2）的设计方法来求解（2）已知连杆三个标线位置。AD第82页/共135页1111K11121K112K222222K2低副运动可逆性―低副连接的两构件之间的相对运动，不因那个为机架而改变211旋轮线KK渐开线高副运动不可逆圆弧圆弧第83页/共135页BADCBADCABCDABCDABCDBACDBACD采取机构倒置的方法，从低副运动可逆性角度看机构四边形形成ABCDBCDAABCDABCDABCDABCDADBCACDBABCD返回28页第84页/共135页E1F1E2F2已知连杆BC三个标线位置的设计E3F3ADAD设计步骤1）连接四边形设计思路：机构倒置转化未知的BC杆转化机架：转化连杆：已知的AD杆2）刚化四边形3）选择基准位置基准位置4）反转平移归位反转法设计方法：第85页/共135页E1A1D1F1E2F2A2D2基准位置4）反转平移归位已知连杆三个标线位置的设计E2F2A2D2E2F2A2D2E2F2A2D2第86页/共135页E1A1D1F1E2F2A2D2E3F3A3D3E3F3A3D3E3F3A3D3E3F3A3D3E3F3A3D3基准位置第87页/共135页E1D1F1E2F2A2D2E3F3A3D3B1C1DA1第88页/共135页E1F1C1B1AD本节作业：8-10~8-12,8-14~8-18.第89页/共135页技巧：

将待求杆作为转化机架（在该题中将待求的CD杆转化为机架，将原机架AD转化为连架杆，将原曲柄AB转化为连杆）f2y2E2y33）按两连架杆预定的位置设计四杆机构方法：反转法难点：转化机架和转化连杆的选取ADy1E1E3f1B1B2f3B3解题步骤：刚化三位置多边形→

反转归位已知条件：曲柄AB三位置；摇杆CD上标线DE的三位置。第90页/共135页ADB1E1B2E2E2B2

′A2′反转基准位置具体作法：

2.反转归位1.

指定基准位置E2B2第91页/共135页ADB1E1E2B2

′A2′E3B3B3E3B3′A3′E3本节作业：8-10~8-12,8-14~8-18.第92页/共135页ADB1E1进一步探讨：1）该题还可将哪个杆件作为机架？2）还可通过那个铰链点的三个位置求出C点？E2B2

′A2′B3′A3′E3C1本节作业：8-10~8-12,8-14~8-18.第93页/共135页例7

一加热炉门，拟用铰链四杆机构来闭启。根据工作要求，炉门须占有Ⅰ，Ⅱ两个位置，并使得关闭时的外侧面，在打开时的位置上能处于上方并与炉膛口平齐（以便放置被加热的零件）。炉门上的点B和C时任意选取的铰链点。试求固定铰链点A、D的位置。B1B2C1C2ⅠⅡ解：1求A、D铰链点第94页/共135页B1B2C1C2ⅠⅡAD2设计检验（1）炉门闭启时是否与炉外壁干涉从位置Ⅰ到位置Ⅱ是炉门开启的过程。检验E点是否与炉外壁干涉。E本节作业：8-10~8-12,8-14~8-18.第95页/共135页DB1B2C1C2ⅡⅠ423P242设计检验（1）炉门闭启时是否与炉外壁干涉从位置Ⅰ到位置Ⅱ是炉门开启的过程。检验E点是否与炉外壁干涉。ω2A1VEP14P12P34P23E第96页/共135页（2）验算最小传动角DB1B2C1C2ⅡⅠ4A231第97页/共135页B1B2C2ⅡⅠ4C1B1B2C1ⅡⅠ4C2（3）验算炉门的稳定性P24ω2D3AG23P14P23P12P344DAP24ω2在位置Ⅰ重力G对瞬心的力矩有使炉门打开的可能，故应在操作柄上加定位卡。在位置Ⅱ重力G对瞬心的力矩与炉门关闭的转向相反，故不会自动关闭。GMM第98页/共135页例8图中给出了连杆2杆线BC

的两个位置B1C1

、

B2C2，并给出了连架杆1的相应的顺时针转角φ12和连架杆3的逆时针转角ψ12设计此四铰链机构B2C2B1C1AD第99页/共135页例9试设计一铰链四杆机构，要求满足AB1

、

AB2与DE1

、

DE2

两组对应位置，并要求满足摇杆CD在第二位置为极限位置。已知和LAB和LAD（在图中已按比例画出），试用作图法确定铰链C的位置。要求注明四杆机构ABCD。DCEE2E1B1ADB2ββ第100页/共135页E2E1B1ADB2ββC2摇杆CD在第二位置为极限位置本节作业：8-10~8-12,8-14~8-18.第101页/共135页例10

已知铰链四杆机构中，机架AD、曲柄AB的长度，连杆

的两个位置B1M1、B2M2，铰链C在B1M1直线上，试用图

解法求出连杆BC和摇杆CD的长度。

B1M1M2B2AD本节作业：8-10~8-12,8-14~8-18.C1第102页/共135页E1AC2C1E2例11

已知曲柄AB平面上某一直线AE的两个位置的AE1

、AE2的

两个位置C1

、C2

。试设计一曲柄滑块机构，要求曲柄的长度

LAB最短（直接在图上作图，保留作图线，不写作图过程）第103页/共135页30°60°ABCDFE例12图示六杆机构。已知LCD=2LDE=100mm,LEF=150mm,滑块行程S=50mm。图示滑块处于右极限位置，无急回运动。试确定机架、曲柄、连杆长度；并在图中找出机构的最小传动角γmin第104页/共135页30°60°CDFE试确定机架、曲柄、连杆长度SA本节作业：8-10~8-12,8-14~8-18.第105页/共135页30°60°CDFEA30°DA30°DA找出机构的最小传动角γmin第106页/共135页A

例13

设计一铰链四杆机构，两连架杆AB、CD对应位置AB、DE长度如图示，且要求摇杆CD在第二个位置为极限位置。（要求：不必写出作图过程，但要保留作图线，量出BC、CD的长度）

LAB=20mm，LAD=45mm，LDE=33mm。B1E2B2E150°60°70°60°DＡ解：1.

刚化四边形2.选第二位置为反转基准反转求解A1′B1′C2AB2E2第107页/共135页例14

设计一铸工车间震实式造型机工作台的翻转机构。已知该铰链四杆机构ABCD上连杆BC一标线MN的两个位置，BC铰链点在MN的中垂线上，以及固定铰链点A、D的位置，用作图法确定铰链点B、C的位置。并判断此机构属何种类型的机构。M2N2M1N1ADA2′D2′解：1.

刚化四边形2.

选位置1为转化基准C1B1AD第108页/共135页例设计一摇杆滑块机构。若已知滑块和摇杆的对应位置为：

S1=

130mm，φ1=45°；S2=

80mm，φ2=90°；S3=

30mm，

φ3=135°。试用图解法确定各构件的长度以及偏置量e示意图解：1求曲柄长度eB2S2AC2S1S3B3B1C1C3=130mm=30mm第109页/共135页AB2B1S3S1S2E2E3E1B32反转法设计机构（1）假想刚化三位置机构（2）选位置3为基准位置，1、2位置向位置3反向平移求解第110页/共135页B2B1AS3S1S2E1B3E3E2第111页/共135页AS3E3S1S2E2E1B2B1B3C3第112页/共135页B2B1S3S1S2B3AE2E3C3e注意：

该类问题解题要点为：将已知杆长的连架杆作为转化连杆；将未知杆长的连架杆作为转化机架；第113页/共135页1）曲柄摇杆机构①计算θ＝180°(K-1)/(K+1);已知：摇杆CD杆长，摆角φ及行程速比系数K，试设计此曲柄摇杆机构。②任取一点D，作等腰三角形③过C1作C1C2的垂线，④作△PC2C1的外接圆，则A点必在此圆上。⑤选定A，设曲柄长为a

，连杆长为b

，则:AC1=b-a=>

a

=(AC2－AC1)/2

作∠C1C2P=90°－θ,交于P;,AC2=b+a,90°-θPθB2⑥以A为圆心，AC1为半径作弧交于E,2按给定的行程速比系数K设计四杆机构θb

=BC=(AC1+AC2)/2得:C1C2DAEφo=(AC2－AC1)/2,C2E2＝AB=a腰长为CD，摆角为φ;B1第114页/共135页注意：

1.曲柄的轴心A

尽量不选在

FG劣弧上，否则机构将不满足

运动连续性要求，既DC1，DC2将分别处在两个不连通的可行域内；2.曲柄的轴心A

尽量远离F、G

两点，否则机构的最小传动角将减小。C2DAC1φB2B1FG第115页/共135页2）

曲柄滑块机构已知K，滑块冲程H，偏距e，要求设计此机构。①求极位夹角θ

θ＝180°(K-1)/(K+1);②作C2C1

＝H③作射线C1M使∠C2C1M=90°－θ⑥以A为圆心，AC2为半径作弧交于E

,得：⑤作偏距线e，交圆弧于A，即为所求。b=(AC1＋AC2)/2a=(AC1－AC2)

/2He90°-θAB1B2θMN90°-θC1C2④C1M与C2N交得O点，以为O点

为圆心，C1O为半径作圆。2θ

作射线C2N

使∠C1C2N=90°－θoE第116页/共135页DABφθ3)导杆机构分析：由于θ与导杆摆角φ相等，设计此机构时，仅需要确定曲柄长度a。已知：机架长度d，行程速比系数K，设计此机构。问题：该机构如何成为转动导杆机构？a第117页/共135页dmnDΦ2①计算θ＝180°(K-1)/(K+1);③

分别作Dm、Dn线④由A分别向mD、nD

作垂线得：

②作垂线，在垂线上任选D，

取A点，使得：DA=dΦ2A∠ADm

、∠ADn＝φ/2θ＝φθ第118页/共135页例1

试设计一脚踏轧棉机的曲柄四杆机构，如要求踏板CD能离开水平位置上下各摆，且试求AB及BC的长度。C1C2解：1取长度比例尺做机构图。第119页/共135页DAB2B1C1C22求E第120页/共135页例2

设计一铰链四杆机构，已知其摇杆的长度行程速比系数机架，摇杆的一个极限位置与机架间的夹角求曲柄的长度和连杆的长度。解:1取长度比例尺作机构图2，则：ABDC第121页/共135页θ3求：DAC1θC2fB1B2E第122页/共135页ABCD解：1取长度比例尺做机构图。2K=1，则：例3设计一铰链四杆机构，已知其摇杆的长度行程速比系数摇杆的一个极限位置与机架的间的角度，另一个极限位置与机架的间的角度为，求曲柄的长度和连杆的长度。第123页/共135页3求、C2C1DB2AB1第124页/共135页例4

试设计一曲柄