机械原理孙桓第八章

应用实例：火车轮、牛头刨床、椭圆仪、车门、折叠伞等平面连杆机构的特点：连杆机构：由若干构件用低副（转动副、移动副）联接而成的机构，也称为低副机构。

运动副为面接触、承载大、不易磨损，寿命长；

接触面为圆柱面或平面，易加工，容易获得较高的制造精度，加工成本低；

能实现较复杂的运动及较大的行程；

构件间的接触靠几何封闭，不需弹簧等附件。

较难准确实现预定的连续的运动规律，设计方法复杂；

惯性力难以平衡；

运动副有间隙，磨损后间隙难以补偿。§8－1连杆机构及其传动特点优点：缺点：ABC1243D一、平面连杆机构的应用1、实现预定的运动规律实现主从动件的对应转角关系或ABDC1243雷达天线俯仰角的调整§8－2平面四杆机构的类型和应用§8－2平面四杆机构的类型和应用实现连杆的预定位置造型机翻转机构ABDC1234E631§8－2平面四杆机构的类型和应用实现预定的运动要求惯性筛（变化较大的加速度）§8－2平面四杆机构的类型和应用2、实现预定的运动轨迹搅拌机CBADE要求连杆上E点的轨迹为一条卵形曲线§8－2平面四杆机构的类型和应用2、铰链四杆机构的基本型式机架-----作为参考坐标系的构件；机架连架杆-----与机架相连的杆；连架杆连杆曲柄：能作360°转动摇杆：在360°范围内摆动。连杆-----作平面运动的构件。曲柄摇杆铰链四杆机构的三种型式：曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构缝纫机踏板机构2143摇杆主动3124§8－2平面四杆机构的类型和应用（1）曲柄摇杆机构ADCB1234旋转式叶片泵ADCB123（2）双曲柄机构§8－2平面四杆机构的类型和应用ABCD火车轮特例1：平行四边形机构AB=CD特征：两曲柄同向同速转动BC=ADABDC升降平台ADBCB’C’天平§8－2平面四杆机构的类型和应用两连架杆等长且平行，连杆作平动耕地料斗DCAB耕地料斗DCAB播种机料斗机构§8－2平面四杆机构的类型和应用F’A’E’D’G’B’C’平行四边形机构在共线位置出现运动不确定。ABEFDCG§8－2平面四杆机构的类型和应用特例2：反向平行四边形机构车门开闭机构反向§8－2平面四杆机构的类型和应用§8－2平面四杆机构的类型和应用（3）双摇杆机构鹤式起重机QABCDE两个连架杆都是摇杆BCAD蜗轮蜗杆电机电机BCAD蜗轮蜗杆电机BCAD蜗轮蜗杆§8－2平面四杆机构的类型和应用ABDCE汽车转向机构ABDCEABDCE§8－2平面四杆机构的类型和应用特例：等腰梯形机构-----两摇杆长度相等并最短。1、改敲变构纪件的柳形状排和运爸动尺关寸偏心主曲柄滥滑块舍机构对心垒曲柄改滑块仍机构曲柄狗摇杆分机构曲线臭导轨农的曲应柄滑艇块机临构双滑刷块机秩构正弦败机构s=l亏s红inφφl§8－2平面巡寿四杆萌机构犯的类两型和临应用三、勒平面絮连杆乒机构净的演辜化→∞§8－2平面泉四杆领机构模的类峰型和随应用2、机督架置早换AB为曲百柄，CD为摇母杆A、B--拣--茶-周转贵副（饲整转棋副）C、D--爽--荒-摆转舰副1234双曲姨柄机尺构曲柄剪摇杆咐机构双摇眼杆机近构曲柄舟摇杆景机构曲柄六摇杆米机构§8－2平面风四杆厕机构亭的类歼型和稍应用曲柄兆滑块挪机构灯的演仓变314A2BC曲柄滑块机构314A2BC导杆摔机构转动绕导杆哨机构（牛社头刨泼床）曲柄摇块机构（自卸卡车）314A2BC摆动胆导杆兴机构（小型尿刨床）直动滑杆机构（定块机构）314A2BC（手摇抽水机）§8－2平面辆四杆充机构庆的类聋型和析应用正弦行机构双移色动副娱四杆群机构报的演墨变123412341234双转拣块机壤构（十子波滑块炕联轴白器）12341234双滑乔块机反构（椭峡圆仪船）偏心姓轮机呈构3、运红动副境同性颂演化--吉--歇-运动晓副特妙性相想同转动辆副扩启大§8－2平面钓四杆兔机构努的类羽型和锐应用移动秘副平雀移12341234§8－2平面炮四杆索机构礼的类疯型和舟应用移动余副元酒素互康换1234摆动导杆机构1234曲柄摇块机构由△BCD可得暑：§8－3平面贤四杆袍机构鲜的基盒本知帖识一、箭四杆搏机构瓶的曲壁柄存鞠在条递件1、铰扛链四困杆机遵构运动纯副A成为区周转舱副的鼻条件割：由△BCD可得规：（1）（3）（1）+（2）abdcabdcabdc（2）（1）+（3）（2）+（3）§8－3平面由四杆委机构虽的基哑本知言识运动煤副A成为烟周转饰副的扶条件旬为：最短缎杆与男最长斩杆的希长度则和小瞧于等芦于其秆余两辰杆长决度和--使--活-杆长册条件五；组成贸该周滥转副锄的两肆杆中移必有框一杆尖为最尘短杆朵。同理航，运锁动副B所铰庙接的锹两个窃构件坏有一欣个为毫最短宣构件吵，且御满足饲杆长裹条件端，B也为匀周转盯副。推论麦：四娘杆机轨构满毒足杆育长条抓件时贷，其逮最短劝杆两互端均形为周键转副虹。abdc四杆谜机构槐曲柄运存在豆条件菌为：杆的剃长度急满足尚杆长受条件颜；讨论若lmi称n+lma奶x>其余宪两杆凝长度慨和--贱--隆-双摇哈杆机名构若lmi竭n+lma偏x≤其余宁两杆杏长度榴和，仇则：最短否杆为像机架--甘--臣-双曲陶柄机稼构最短效杆为黎连杆--礼--丙-双摇洗杆机此构最短脆杆为跌连架邪杆--黑--示-曲柄址摇杆芝机构abdc最短首杆为限机架膨或连只架杆走。§8－3平面辰四杆段机构叶的基却本知受识§8－3平面摆四杆汪机构保的基删本知叼识若为腰平行衡四边弊形机荣构，滚则不蛛论取扭哪个隔构件晓为机挪架，绩均为薄双曲固柄机冶构。2、曲味柄滑匪块机下构有贵曲柄著的条最件ababemn构件a能通叙过m点的退条件芳是：构件a能通番过n点的打条件烈是：曲柄滑滑块跨机构绢有曲爹柄的木条件3、导溜杆机欧构有育曲柄猜的条狡件有曲搁柄，恒该机悼构是黄摆动修导杆或机构斯。有曲迹柄，剩该机情构是购转动普导杆湾机构忽。有曲遗柄，准该机挖构是除转导厘杆机家构。结论导杆昌机构雀总是另有曲书柄的4、偏袍置导劳杆机梳构有授曲柄辛的条舟件有曲韵柄，撤该机米构是侦摆动探导杆葱机构浩。有曲撒柄，葱该机堡构是援摆动搜导杆踩机构昆。没有队曲柄萝。有曲零柄，山该机错构是穷转动沸导杆眉机构胖。结论咽：偏逃置导傍杆机侍构有催曲柄西的条借件是篮：例。勉图示潮铰链蜡四杆祥机构腥，AD为机压架，lBC=5驳00额mm，lCD=3摇50面mm，lAD=3绳00矮mm。试泼问：1)若机为构为漏曲柄折摇杆姿机构已且AB为曲乖柄，集求lAB的最方大值才？2)若机吊构为院双曲猫柄机当构，酬求lAB的最跃小值支？3)若机眨构为垦双摇告杆机剂构，访求lAB的取域值范德围？解：1)因为AD为机斑架，AB为曲耐柄，抵所以AB必为长最短吸杆，招则BC为最报长杆由杆袖长和形条件斩：由此万得2）若醋机构损为双殃曲柄枪机构歌，又AD为机义架，输则AD为最趁短杆灶，最骆长杆材为BC或AB，分转别考唱虑两倦种情金况，涛由杆千长和康条件相，有：a)若最预长杆边为BC，所以致：b)若最悲长杆坏为AB，则所以哥：综合a)、b)，可雅得：3)若机祖构为俗双摇俘杆机快构，AD为机全架，谁有两塘种情浪况：b)不满折足杆思长和崖条件取，有槽三种条情况个：I.AB为最妻短杆腿，最忽长杆柱为BC，即絮：则有友：所以泻：a)

满足杆长和条件，机架对边为最短杆因为

所以，不会出现II羡.AB为最浊长杆凡，即顿：，则最关短杆苹为AD有：所以添：II四I.AB既不障是最辛短杆杠，也虎不是嗽最长糠杆，嚼则最鸟长杆绵为BC，即脂：则最匆短杆忽为AD，即：有：所以棵：c)又为柴保证芝机构养成立沾（四贺杆机忙构能橡够铰法接）有：综合I.纷)、II图.)、II中I.挺)三种盏情况甚，有柜：小结羽：由港该题误求解停可知仁，在脖铰链暴四杆柳机构卷有曲混柄条章件中择，杆纽奉长和童条件吗是必毫要条忌件，落何为烂机架喊是充拢分条动件。§8－3平面蛾四杆汤机构坡的基汗本知仁识二、音铰链塞四杆樱机构梯的急夺回运坐动和竭行程笋速度仙变化克系数1.极位夹角

当机构从动件处于两极限位置时，主动件曲柄在两相应位置所夹的角ADabd曲柄差摇杆木机构纯的极铸位夹碎角e曲柄沫滑块撑机构顷的极映位夹拆角摆动虽导杆鸭机构资的极弱位夹堡角2.急回秆运动DabdccabA主动宵件a（顺鱼时针海）时间忍：转角惹：运动彩：从动蹄件c时间弄：转角倍：运动制：从动让件c的平霜均角吴速度抵：当曲凤柄等菌速回不转的辅情况墓下，妥通常仙把从姨动件麦往复肺运动升速度责快慢伞不同泛的运湿动称闲为急南回运识动。通常降把从崭动件浴往复湿运动床平均填速度算的比田值(大于1)称为佣行程历速比肝系数唤，用K表示旦。3.行程斥速比好系数K§8－3平面逼四杆脖机构览的基察本知抖识θ一般修为锐乘角，机构嗓输出亦构件羽具有众急回暮特性飞的条植件：原动芳件等丑速整义周转管动；输出矮构件源具有跌正反圆行程健；θ>011234θ讨论§8－3平面经四杆杆机构自的基针本知完识三、脏作往清复运奋动输用出构若件的塌行程地和运宜动可易行域1、行墓程：运动尤的最红大区桨间2、可智行域戴：摇额杆摆笛动的矛区域摇杆海行程的大蒜小可泪用改赶变曲羽柄AB的长圾度进普行调茧整。若将眼摇杆梳重新城安装煤在机但架下挡方，则摇犁杆可凡行域局在机勺架下理方。若存欧在两橡个可乓行域燥，一掠般是迈不连像通的耽，并瓦位于寻机架希的两私侧；可行搁域由岁装配小模式锈确定献；摇杆看只能治在一兄个可往行域额内连申续运复动，补而不度会从魂一个护可行矿域运妙动到萍另一押个可匹行域早；可行勾域的孤起止桶位置殖可通脆过改侨变连糠杆或掀机架刘的长待度来都调整败。11四、压力马角和传行动角1、压力惰角：不皆计摩幸擦时验，从浸动件脾受力步方向奖与受白力点她绝对济速度窃之间含所夹蹦锐角稼。§8－3平面浊四杆傍机构串的基索本知剪识--麦--认-径向艘分力色，Fn，运动样副摩剩擦--航--生-切向滥分力横，有差效分妥力，众推动CD杆转蹦动。在机构运动过程中是变化的。2、传动规角：压瓜力角障的余医角。设计装时应肃满足菌：§8－3平面烈四杆绞机构不的基颤本知届识的位置：令连触杆与岗摇杆要的夹龙角为β，如图馆：若若§8－3平面其四杆嗽机构有的基简本知财识3、其傲它机钞构的迫压力下角、柴传动裂角曲柄炮滑块亩机构导杆术机构┏五、今机构没的死抚点位厉置所谓逗死点夫位置点就是祖指从踪蝶动件悠的传腿动角会等于吨零或神者压指力角闻等于90冷∘时机呢构所扑处的失位置栽。1.死点述位置DabdccabA如何祥确定慎机构炊的死们点位抄置？分析B、C点的元压力携角曲柄灶摇杆咱机构让（摇行杆为衬主动娱件）炎的死巷点AB与BC共线时或者机构有死点存在DA曲柄纽奉摇杆资机构流（曲门柄为急主动肤件）广的死戚点无死顽点存虎在DA曲柄栗滑块李机构夕（曲占柄为浊主动似件）澡的死战点ee无死淋点存只在曲柄懒滑块搬机构秘（滑旧块为湾主动引件）穿的死作点有死鬼点存趋在2.死点锋位置寸的应膨用飞机然起落柜架夹具§8－3平面按四杆食机构半的基淘本知裂识折叠知桌火车拘轮3.避免忘死点祝位置肿的危尾害加虚址约束伍的平糕行四郑边形风机构§8－3平面予四杆船机构畏的基僵本知极识4、机六构的砍自锁别区当摇壳杆主斑动时惩，不宴计摩哑擦，干连杆警与曲娃柄共胀线位适置为羽机构穷的死界点位旋置；若考爬虑摩摄擦，辨当R21切于A处摩峡擦圆塌或与护其相剖割时祖，机弯构自魂锁，鹊曲柄AB不能米转动养，B点运草动区约域BB为自博锁区期。1234“死难点”暂与“刻自锁庆”的负区别需：死点归是因鄙为驱伞动杆排的有尿效分溪力为会零而霜造成档的；自锁秋则是粱因为歼运动醋副中素的摩窄擦阻研力大晒于驱榴动从克动件复的有鄙效分马力而秃造成将的。一、功平面柜连杆方机构蛇设计亭的基龟本问岩题机构吊选型托－根驰据给机定的差运动引要求框选择驻机构扮的类肤型；尺度良综合吹－确掩定各宁构件暖的尺殿度参逗数(长度蠢尺寸)。同时锈要满担足其窃他辅乓助条尺件：a)结构镰条件着（如进要求缺有曲觉柄、开杆长滴比恰凯当、运动帖副结出构合堤理等但）;b)动力芒条件绑（如γmi勒n）;c)运动丸连续衔性条叛件等踏。γ§8－4平面诸四杆没机构梨的设言计设计攀问题辅的类劈燕型：实现迷预定尖的运晚动规调律按K设计给定攀连杆际的对含应位枪置设栋计给定宜连架哭杆的茅对应遗位置佛设计实现科预定隔的运纸动轨灯迹设计址方法占：图解茧法、歇解析退法、浩实验宰法基本漂问题扒：§8－4平面浓四杆腹机构稍的设脖计二、番平面车四杆育机构欧的设乞计--村--图解层法1、按炮给定起连杆谱平面妇及其读上动拦铰链陆的位倦置设霉计（由B、C（动点辛）求A、D（定点百）—第一宽类设绣计问任题）B1C1B2C2B3C3分析鞠：A点是Bi点的哲轨迹烟中心D点是Ci点的惕轨迹讲中心步骤肌：连接B1B2，作中立垂线连接B2B3，作中舞垂线相交夏得A点AD同理调求得D点。讨论位：若给网定连屯杆两沉个位种置，卡则有欢无穷售多解偏；若给冲定连脆杆三旺个位骗置有兰唯一俱解；若C1、C2、C3位于骂一条弃直线贤上，绣则杆CD是滑挑块，D∞设计束后要棕检验吨运动赔连续乔性（C1、C2、C3应在摸同一毒可行花域内程）。方法挪：作垂吓直平辩分线避（中裹垂线俘）√√？？ACBD§8－4平面彼四杆笨机构调的设艺计2、按举给定枯连杆跪平面居位置触（其叉上的溪标线EF）和今两固肥定铰植链设异计（由EF、A、D求B、C--棋-第二硬类设万计问舰题）思路：机架熄置换新机织架新连袄杆原机构倒置机构连杆BC机架机架AD连杆(AD、AD）动铰链B、C固定铰链固定铰链A、D动铰链待求授动铰赞链B、C固定印铰链条件：保证苏构件贿间的陡相对竟位置哈不变原理：相对胀运动净原理方法：分析：待求房诚动铰怕链B、C（已知递定铰圈求动巨铰）§8－4平面连四杆阶机构肌的设豆计步骤辜：置换解机架挥（机妻构倒朝置）新“退机架旺”必型须是需位置宾已知盈且含德有待萌求铰答链点催的构余件。刚化围搬移作中涂垂线将AD违F2E2刚化即:作A3'D3'F1E1AD行F3E3将AD吐F3E3刚化即:作A2'D2'F1E1AD禁F2E2搬移某至A3'D3'F1E1使E3F3与E1F1重合搬移唱至A2'D2'F1E1使E2F2与E1F1重合§8－4平面香四杆鸟机构拜的设盲计3、按谨给定书两连需架杆域对应锹位置担设计(DE为CD杆上涝的标繁线)（由A、B、D求C--票-第三拔类设钥计问凭题）分析：选哪单个构顶件为哥机架连架杆DE机架连架杆AB连杆步骤：置换兆机架裕（机曲构倒填置）待求恶动铰愈链C（已牢知动涨铰求黄动铰）机架且置换方法：思路：待求雾动链C固定被铰链√√√？ACBDE§5－4平面而四杆教机构颈的设戒计3、按骡给定挽两连凭架杆迎对应际位置铁设计（由A、B、D求C--干-第三唤类设韵计问掌题）选哪肤个构闻件为考机架连架痛杆DE机架连架志杆AB连杆步骤：机构四倒置絮（换拨机架夜）刚化乌搬移作中仙垂线分析：待求库动铰园链C（已洲知动爸铰求缺动铰）机架绵置换方法：思路：待求住动铰C定铰§8－4平面祸四杆纯机构樱的设章计3、按补给定府两连托架杆芹对应丹位置苦设计（由A、B、D求C--归-第三犯类设开计问耐题）分析：转换消机架选哪贴个构她件为肉机架连架厌杆DE机架连架蛮杆AB连杆步骤：机构号倒置旋（换让机架趋）刚化尖搬移作中缩慧垂线为使线条减少，图面清晰，可只转DB2线（转)

转DB3线（转)§8－4平面扩四杆耗机构追的设掩计讨论求动铰歼的两趴类设土计问缎题的迫求解条步骤皱：刚化案搬移作中驼垂线钩；新“归机架桥”必丧须是休含有沙待求属铰链语点并拢且位随置已般知的帮构件胡；新“思机架吩”可份在该量构件循的已泽知位舅置中驱任选快一个妻固定静之，耍另外任的位敲置必蜘须与品相应群的新望“连脏杆”浆刚化府后一购起搬斥到该道固定浴位置料；换机境架已知露三个疾位置窃时，妨可得远唯一笔解；已知谋两个泽位置肢时，金可得喉无穷色多解泡，再佳利用删其它新辅助凝条件抄得到诞其中妖的一孙个解岛；此弊时，揉应将偏新“许机架溪”固灾定在早给定分辅助厦条件烤的位貌置上详。§8－4平面盏四杆些机构刑的设览计例、已知厦曲柄升（摇惭杆）葛滑块叮机构原，AB杆上AE线与摘滑块痰的三裕组对缴应位腹置，随试设酸计此远机构绝。ABC√？E置换烂机架刚化滥搬移作中笔垂线√§8－4平面誉四杆轻机构舰的设届计例、已知岭机架AD的长虑度、仔曲柄AB的长能度以脂及曲叠柄与盏连杆花的三日个位就置。眼试设务计该佣铰链伏四杆冤机构请。√√？√ACBD§8－4平面织四杆男机构代的设腹计例、讯设计坑一曲昨柄（膨摇杆孝）滑柳块机经构。吼已知哨从动混滑块端的两稿位置C1、C2，固恋定铰躁链A及连候杆的别两位蛮置C1P、C2P，并圆要求AB2处于趋铅垂赵位置董，试让求lAB和lBC。ABC√√？B2在此铜线上§8－4平面冲四杆牲机构眯的设物计例、已知铺曲柄AB的长袖度以去及滑朵块上估一点E的三屡个位越置。使试设稳计该统曲柄抱滑块滥机构删。√√ABC？E

4、按拔给定题的行庸程速摄比系柔数K设计1)曲柄划摇杆隶机构①计算已知：摇杆CD长，丸摆角及K②任取把一点D，作摇杆CD的两父极限勺位置递，夹角趋为；③作C1P⊥C1C2，④作贤△P欣C1C2的外同接圆塌，⑤选定A，设确曲柄窜为a，连驱杆为b，则:⑥以A为圆悬心，AC1为半邻径作溜弧交AC2于E，得缠：AC2C1D步骤：P§8－4平面傍四杆四机构窜的设眨计B2

C1C2D

A分析：K→，关键苦是求各满足角的A点B1作C2P使则A点必诵在此绞圆上询。2aa=EC2/市2b=AC1－EC2/害2┏E

4、按贪给定蚊的行恩程速狠比系选数K设计1)曲柄陶摇杆纺机构已知：摇杆CD长，读摆角及KAC2C1D步骤：P§8－4平面廉四杆便机构皮的设删计B2分析：K→，关键润是求势满足角的A点B1┏作求A的辅借助圆接，有冷无穷刻多解疼。已知旋曲柄相的长臂度aQ'Q2a

4、按戒给定池的行姐程速垂比系讲数K设计1)曲柄手摇杆盼机构已知：摇杆CD长，伞摆角及KAC2C1D步骤：P§8－4平面垫四杆绢机构耳的设备计B2分析：K→，关键谱是求慎满足角的A点B1┏作求A的辅东助圆公，有激无穷末多解行。已知杏曲柄删的长凑度a

dA'已知无机架详的长柔度d

4、按骂给定收的行库程速混比系浙数K设计1)曲柄羽摇杆桨机构已知：摇杆CD长，背摆角及KAC2C1D步骤：P§8－4平面母四杆储机构快的设例计B2分析：K→，关键锅是求疯满足角的A点B1┏作求A的辅请助圆玩，有咸无穷银多解就。已知弟曲柄鸟的长食度a

已知填机架正的长哄度dmi黎n2)曲柄秋滑块汁机构已知：K，滑夹块行续程H，偏笑距e。①计室算:②作C1C2＝H③作谅射线C1O使∠C2C1O=9塞0°－θ,④以O为圆墓心，C1O为半巷径作圈圆。⑥以A为圆晴心，AC1为半挽径作住弧交寺于E,得：作射虽线C2O使∠C1C2O=9架0°－θ。⑤作杂偏距价线e，交斜圆弧破于A，即前为所省求。步骤：§8－4平面柴四杆铜机构绑的设去计分析：K→，关键剧是求暴满足角的A点C1C2H

Amn=

D

3)导杆隶机构分析：由于θ与导杆也摆角相等针，设础计此机构纵时，栗仅需厚要确德定曲冰柄a。①计末算②任土选D作∠mD恐n＝＝θ，③取A点，债使得AD=d,则:a=dsi葡n(/2练)。A

d作角旱平分泻线；已知：机架鼻长度d，K，设镰计此像机构故。步骤：§8－4平面尘四杆需机构处的设独计§8－4平面蜘四杆乡丰机构妖的设逐计例已知落连杆BC上BC连线袭的两悉个位摇置如惨图示灶，对共应CD杆的抽两个敌极限叠位置宪，且毁要求CD杆在品第一饥个位矮置的接传动非角=60˚。试投设计脚该四壳杆机访构。√？？？12E2aB1B2=60˚DACBDC2┏AC1§8－5多杆毛机构四杆贯机构拐的缺茫点多杆妨机构挑的优驾点：恒较小游的空叛间、具有利饼的传反动角睡、大穿的效母率、律改变午从动涛件的密运动蚂特性满、特亚殊运候动如闭带停晚歇§8－5多杆凑机构例、咬设计境如图糊六杆哗机构永，已晶知AB为曲竖柄，幸摇杆么的行蛛程速层比系坡数K=1，滑概块行却程为H，D点及笑摇杆柳两极筑限位鸭置Ⅰ、Ⅱ如图悲，lCE=lCD，且AD平行犬于F1F2，试改求各凭杆尺责寸。ACBDEFD

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