第3章 平面连杆机构及其设计

机 械 原 理第 3章 平面连杆机构及其设计连杆机构是由若干刚性构件用低副连接而成的平面机构 ,又称低副机构。3.1.1 特点1.优点1）各构件以低副相连 ,压强小 ,易于润滑 ,磨损小；3.1 平面连杆机构的特点及其设计的基本问题2） 能由本身几何形状保持接触 ;3）制造方便，精度高；4）构件运动形式的多样性，实现多种多样的运动轨迹。2.缺点1）机构复杂 ,传动积累误差较大 (只能近似实现给定的运动规律；2）设计计算比较复杂；3）作复杂运动和往复运动的构件的惯性力难以平衡，常用于速度较低的场合。平面连杆机构的设计通常包括选型和运动尺寸设计两个方面，前者是指确定接连杆机构的结构组成，后者是确定机构运动简图的参数，它一般可归纳为以下三类基本问题：3.1.2 设计的基本问题1. 实现构件的给定位置 (亦称实现刚体导引 )刚体导引 机构能引导刚体（如连杆）通过一系列给定位置。指能精确地或近似地实现所要求的 输出构件相对 输入构件 的位置关系。2. 实现已知的运动规律3.1.3 运动设计的方法1.图解法；2.解析法；3.图谱法；4.实验模型法3.实现已知的运动轨迹指连杆上某点通过某一 预先给定轨迹的功能。3.2 平面四杆机构的基本型式及其演化3.2.1 铰链四杆机构所有运动副均为转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构，其它型式的平面四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而成的。根据构件数目分 为四杆机构、五杆机构 。广泛应用的是平面四杆机构，而且它是构成和研究平面多杆机构的基础。组成转动副的两构件能作整周相对转动该转动副称为 整转副 ，否则为 摆动副 。 机架组成曲柄连架杆连杆摇杆曲柄所联接的两个转动副均为整转副，而摇杆所联接的两个转动副均为摆动副。按照两连架杆的运动形式的不同，可将铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种类型。1. 曲柄摇杆机构缝纫机踏板机构 搅拌机 输送机构2. 双曲柄机构油泵 振动筛平行四边形机构反平行四边形机构车轮3. 双摇杆机构飞机起落架 鹤式起重机翻台机构 本机构为翻台震实式造型机的翻台机构，是双摇杆机构，当造型完毕后，可将翻台 F翻转 180，转到起模工作台的上面，以备起摸。 1. 转动副转化成移动副的演化3.2.2 四杆机构的演化对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构还可以转化为 双滑块机构曲柄移动导杆机构2. 扩大转动副在左图中若将转动副 B的半径扩大到比曲柄 AB的长度还要大，则曲柄滑块机构转化为 偏心轮机构 。在含曲柄的机构中，若曲柄的长度很短，在柄状曲柄两端装设两个转动副存在结构设计方面的问题，故常常设计成偏心轮机构。曲柄摇杆机构双曲柄机构 双 摇杆机构取不同构件为机架各构件间的相对运动关系不变3. 取不同构件作机架（ 1）曲柄摇杆机构（ 2）曲柄滑块机构(a)曲柄滑块机构(b)曲柄转动 导杆 机构 (c)曲柄摇块机构(c)曲柄摆动 导杆 机构 (d)定块机构组成移动副的两活动构件，画成杆状的构件称为 导杆， 画成块状的构件称为 滑块 。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。 翻斗正弦机构 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。 4. 多杆机构手动冲床六杆机构3.3 平面四杆机构的主要工作特性3.3.1铰链四杆运动链成为曲柄摇杆机构的条件若图中 A为整转副，则应有：1. 转动副为整转副的充分必要条件当 ad时（ 2）式展开后，整理得（ 1）、（ 2-1）、（ 2-2）两两相加，有：当 da时（ 2）式展开后，整理得（ 1）