第3章平面连杆机构

1、 第 3 章 平 面 连 杆 机 构3.1 四杆机构的基本形式及其演化3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性3.3 平面四杆机构的运动设计实训4 确定颚式破碎机中各构件长度第3章 平面连杆机构基本要求1、了解平面四杆机构的基本形式、掌握其演化方法2、掌握平面四杆机构的基本特征3、掌握平面四杆机构的图解法设计重点 1、铰链四杆机构的曲柄存在条件 2、曲柄摇杆机构的三个特性 难点 1、曲柄存在条件的应用 2、四杆机构的设计 第3章 平面连杆机构 思考题 1、铰链四杆机构的类型有哪几种? 2、铰链四杆机构中，曲柄存在的条件是什么? 3、曲柄摇杆机构的K值和角是怎样定义的？它们之 间有何关系？

2、4、什么是曲柄摇杆机构的急回特性? 5、对于具有急回特性的平面四杆机构，当改变其曲 柄的回转方向时，其急回特性有无改变? 6、曲柄滑块机构是否具有急回特性?又在何种情况 下出现死点位置? 第3章 平面连杆机构7、机构的压力角和传动角是如何定义的?它们之 间有何关系?8、如何求出曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构的最大压 力角或最小传动角?9、何谓机构的死点位置?如何求机构的死点位置?10、曲柄滑块机构主要用于什么场合?试举出一些应 用例子。11、铰链四杆机构具有双曲柄的条件是什么?双曲柄 铰链四杆机构有无急回特性，为什么?12、曲柄摇杆机构在何位置上压力角最大，在何位置 上传动角最大?(分别以曲柄或以

3、摇杆为原动件等 两种情况讨论)第3章 平面连杆机构3.1 四杆机构的基本形式及其演化 平面连杆机构是由若干个构件通过低副联接而成的机构，又称为平面 低副机构。由四个构件通过低副联接而成的平面连杆机构，称为四杆机构。如果所有低副均为转动副，这种四杆机构就称为铰链四杆机构。优点：(1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传递动力大(2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制 (4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹缺点：(1)低副中存在间隙，精度低(2)不容易实现精确复杂的运动规律如果含有一个移动副，这种四杆机构就称为滑块四杆机构。3.1 四

4、杆机构的基本形式及其演化3.1.1 铰链四杆机构的基本形式铰链四杆机构的组成1.曲柄摇杆机构在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。应用举例： 自动送料机构、卫星接收装置、冲床装置、缝纫机脚踏板机构、汽车前窗刮雨器、搅面机、一般曲柄主动件，将连续转动转换为摇杆的摆动，也可摇杆为主动件，将主动摇杆的往复摆动转化为从动曲柄的整周转动。运动特点：根据连架杆运动形式的不同，可分为三种基本形式3.1 四杆机构的基本形式及其演化铰链四杆机构的基本形式3.1 四杆机构的基本形式及其演化曲柄摇杆机构应用实例3.1 四杆机构的基本形式及其演化卫星接收装置自动送料机构曲柄摇杆机构应用实例冲床装置3.1 四杆机构的

5、基本形式及其演化缝纫机脚踏板机构曲柄摇杆机构应用实例汽车前窗刮雨器3.1 四杆机构的基本形式及其演化搅面机2.双曲柄机构两连杆架均为曲柄的四杆机构应用举例：惯性筛、插床机构运动特点：主动曲柄等速转动，从动曲柄一般为变速转动。3.1 四杆机构的基本形式及其演化有平行四边形和反平行四边形两种特殊机构。3.1 四杆机构的基本形式及其演化惯性筛双曲柄机构应用实例3.1 四杆机构的基本形式及其演化插床机构双曲柄机构中的特殊机构 平行四边形机构：连杆与机架的长度相等、两个曲柄长度相等且转向相同。反平行四边形机构：连杆与机架的长度相等、两个曲柄长度相等且转向相反。3.1 四杆机构的基本形式及其演化双曲柄机构

6、中的特殊机构的应用举例3.1 四杆机构的基本形式及其演化公共汽车车门启闭机构机车车轮双曲柄机构中的特殊机构的应用举例3.1 四杆机构的基本形式及其演化3.1 四杆机构的基本形式及其演化3.双摇杆机构两连杆架均为摇杆的四杆机构港口起重机、风扇摇头、飞机起落架、车辆的前轮转向机构应用举例：3.1 四杆机构的基本形式及其演化运动特点：两摇杆长度相同等，构成等腰梯形机构。3.1 四杆机构的基本形式及其演化双摇杆机构应用实例港口起重机选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线3.1 四杆机构的基本形式及其演化风扇摇头双摇杆机构应用实例飞机起落架3.1 四杆机构的基本形式及其演化车辆的前轮转向机构3.1 四

7、杆机构的基本形式及其演化3.1 四杆机构的基本形式及其演化1.曲柄滑块机构曲柄摇杆机构转化为曲柄滑块机构3.1.2 滑块四杆机构的基本形式3.1 四杆机构的基本形式及其演化3.1.2 滑块四杆机构的基本形式3.1 四杆机构的基本形式及其演化对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构 曲柄摇杆机构转化为曲柄滑块机构扩大转动副，使转动副变成移动副3.1 四杆机构的基本形式及其演化-自动送料机构3.1 四杆机构的基本形式及其演化-2.偏心轮机构3.1 四杆机构的基本形式及其演化 在曲柄滑块（曲柄摇杆）机构中，若曲柄很短，可将转动副B的尺寸扩大到超过曲柄长度，则曲柄AB就演化成几何中心B不与转动中心A重合的圆

8、盘，该圆盘称为偏心轮，含有偏心轮的机构称为偏心轮机构。 3.1 四杆机构的基本形式及其演化偏心轮机构的应用3.1 四杆机构的基本形式及其演化鄂式破碎机3.导杆机构3.1 四杆机构的基本形式及其演化 曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。 3.1 四杆机构的基本形式及其演化转动导杆机构 摆动导杆机构 L1L2 L1：机架长度 L2 ：曲柄长度3.1 四杆机构的基本形式及其演化导杆机构应用简易刨床 牛头刨床3.1 四杆机构的基本形式及其演化4.摇块机构曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。 3.1 四杆机构的基本形式及其演化摇块机构的应用柱塞式油泵汽车翻斗3.1 四

9、杆机构的基本形式及其演化5.定块机构曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成定块机构。 压水机3.1 四杆机构的基本形式及其演化定块机构的应用3.1 四杆机构的基本形式及其演化3.1 四杆机构的基本形式及其演化 设ad，则当AB 杆能绕轴A 相对于AD 杆作整周转动时，AB 杆必须占据与AD 杆共线的两个位置a d ， a b ， a c 在 中b(d-a)+c在 中即 a+bd+c c(d-a)+b即 a+cd+b a+db+c 将上式两两相加，可得即AB杆为最短杆3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性3.2.1 铰链四杆机构存在曲柄的条件DCBDCB 设ad， AD杆为最短杆3.

10、2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性铰链四杆机构有一个曲柄的条件：(2) 长度和条件最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；(1) 最短杆条件连架杆和机架中必有一杆为最短杆。3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性2.若机构不满足长度和条件则只能成为双摇杆机构1.若机构满足长度和条件，则(3) 以最短杆的对边为机架时为双摇杆机构(1) 以最短杆的邻边为机架时为曲柄摇杆机构(2) 以最短杆为机架时为双曲柄机构铰链四杆机构的基本类型3.1 四杆机构的基本形式及其演化3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构3.2 平面四杆机构存在曲柄的

11、条件及基本特性3.2.2 平面四杆机构的运动特性 急回特性机构工作件返回行程速度大于工作行程的特性。工作行程时：V1=C1C2/t1 返回行程时：V2=C1C2/t23.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性曲柄为主动件，摇杆为从动件曲柄AB在转动一周的过程中,曲柄AB有两次与连杆BC共线,摇杆CD分别位于两极限位置C1D与C2D。以曲柄摇杆机构为例3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性 急回特性的作用四杆机构的急回特性可以节省空间，提高生产率。行程速比系数K为了表示工作件往复运动时的急回程度，用V2和V1的比值K来描述。180180/211

12、2121212tttcctccvvk由上式可得：18011kk通常取 K=1.22.03.2.3 平面四杆机构的传力特性3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性1.静力学的基本公理（1）二力平衡公理（3）力的平行四边形公理（4）作用力与反作用力公理（2）平衡力系公理3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性2. 压力角和传动角压力角a从动件所受的力F与受力点速度Vc所夹的锐角a。有效分力：Ft=Fcosa有害分力：Fr=Fsinaa愈小，机构传动性能愈好。传动角g连杆与从动件所夹的锐角g g。 g90g900 0a, a, g越大，机构的传动性能越好，设计时一般应使gmin40，对于高速

13、大功率机械应使gmin50。最小传动角的位置曲柄摇杆机构在曲柄与机架共线的两位置，连杆与摇杆之间所夹的角，当90时， gmin =。当90时， gmin =180-。其中之一为最小传动角。3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性对于曲柄滑块机构，当曲柄为主动件滑块为从动件时，最小传动角出现在曲柄与滑槽中心线垂直位置。对于摆动导杆机构由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向，与从动杆上受力点的速度方向始终一致压力角=0，所以传动角=90。3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性3. 死点位置在曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件，曲柄为从动件，曲柄与连杆共线的两个位置之一时，出现机构

14、的传动角g=0，压力角a=90的情况，这时连杆对从动曲柄的作用力恰好通过其回转中心，不能推动曲柄转动的位置。死点的利弊利弊利：工程上利用死点进行工作。弊：机构有死点，从动件将出现卡死或运动方向不确定现象，对传动机构不利度过死点的方法方法增大从动件的质量、利用惯性度过死点位置。采用机构错位排列的方法3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性机车车轮联动装置.夹紧机构3.3 平面四杆机构的运动设计根据机构工作要求结合附加限定条件确定绘制机构运动简图所必需的参数，包括各构件的长度尺寸及运动副之间相对位置。图解法设计平面四杆机构，具有几何关系清晰的特点，但

15、精度较低，可以满足一般设计要求。3.3.1 按给定的连杆位置设计平面四杆机构 1.按给定连杆三个位置设计平面四杆机构 3.3 平面四杆机构的运动设计3.3 平面四杆机构的运动设计2.按给定连杆的两个位置设计平面四杆机构 已知铰链四杆机构中连杆的长度及两个预定位置，要求确定四杆机构的其余构件尺寸。这时，两连架杆与机架组成转动副的中心A、D可分别在B1B2和C1C2的中垂线上任意选取，得到无穷多个解。结合附加限定条件，从无穷解中选取满足要求的解。3.3 平面四杆机构的运动设计3.3.2按给定急回特性系数K设计平面四杆机构 3.3 平面四杆机构的运动设计3.3 平面四杆机构的运动设计3.3 平面四杆

16、机构的运动设计3.3.3 按给定速度变化系数K设计导杆机构 3.3 平面四杆机构的运动设计3.3 平面四杆机构的运动设计3.3 平面四杆机构的运动设计3.3 平面四杆机构的运动设计颚式破碎机中的曲柄摇杆机构。给定摇杆的长度c=400mm，摆角=30，急回特性系数K=1.2，要求最小传动角min 40 ，铰链中心A、D间的连线与摇杆左极限位置的夹角为75。 实训4 确定颚式破碎机中各构件长度 （a） （b）（1）计算极位夹角 （2）选择适当的比例尺L ，绘出摇杆的两个极限位置。选取适当的长度比例尺L=10（mm/mm），按摇杆长C=400mm和摆角=30 。作出摇杆的两个极限位置C1D、C2D。也可以过 点C1作C2C1O=73.6,与 的中垂线相交,确定圆心位置。（3）作辅助圆m，确定曲柄与机架组成转动副的中心的位置。联接C1、C2，并作 C1C2O= C2C1O=73.6, 以交点为O圆心，OC1为半径再作一圆；再作C2DE=75，直线DE与圆的交点A即为曲柄的转动中心。（4）求出曲柄、连杆和机架的实际长度从图中量得AC1=30mm AC2=47mm AC3=38mm实训4 确定颚式破碎机中各构件长度4 .1612 . 112 . 118011180KK852/ )3047(102/ )(12ACACal故曲柄长 mm实训4 确定颚式破碎机中各构件长