第五章平面连杆机构及其设计

1、第五章 平面连杆机构及其设计第一节第一节 平面四杆机构的基本型式及其应用平面四杆机构的基本型式及其应用一、一、平面连杆机构的特点平面连杆机构的特点 二、二、平面连杆机构的基本型式平面连杆机构的基本型式三、三、平面连杆机构的应用平面连杆机构的应用 第一节、平面四杆机构的基本型式及其应用 一、平面连杆机构的特点l 结构简单、易于制造、成本低廉结构简单、易于制造、成本低廉l 承载能力大承载能力大l 可实现多样化的运动规律可实现多样化的运动规律l 可实现远距离的运动和动力的传递可实现远距离的运动和动力的传递l 能实现特殊的运动轨迹能实现特殊的运动轨迹（一）全转动副的四杆机构（铰链四杆机构）u 曲柄摇杆

2、机构曲柄摇杆机构u 双曲柄机构双曲柄机构u 双摇杆机构双摇杆机构二、平面连杆机构的基本型式（一）（一）全转动副的四杆机构（铰链四杆机构）全转动副的四杆机构（铰链四杆机构） （二）（二）含有一个移动副的四杆机构含有一个移动副的四杆机构 （三）（三）含有两个移动副的四杆机构含有两个移动副的四杆机构 u 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构定义定义曲柄曲柄连架杆中能作整周转动的构件连架杆中能作整周转动的构件摇杆摇杆连架杆中只能作往复摆动的构件连架杆中只能作往复摆动的构件曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构两个连架杆中一为曲柄，一为摇杆的机构两个连架杆中一为曲柄，一为摇杆的机构u 双曲柄机构 定义定义两个连架杆均为曲柄的机构

3、两个连架杆均为曲柄的机构u 双摇杆机构 定义定义两个连架杆均为摇杆的机构两个连架杆均为摇杆的机构（二）含有一个移动副的四杆机构u 曲柄滑块机构曲柄滑块机构u 曲柄导杆机构曲柄导杆机构u 曲柄摇块机构曲柄摇块机构u 移动导杆机构移动导杆机构u 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 定义定义 一连架杆为曲柄，另一连架杆为相对机架作往一连架杆为曲柄，另一连架杆为相对机架作往 复移动的滑块的机构复移动的滑块的机构分类分类 对心式、偏置式对心式、偏置式u 曲柄导杆机构 定义定义 一连架杆为曲柄，而另一连架杆也作定轴转动或摆一连架杆为曲柄，而另一连架杆也作定轴转动或摆 动，且与块状连杆组成移动副，其相对滑块的运动动，

4、且与块状连杆组成移动副，其相对滑块的运动 起导路作用的机构起导路作用的机构分类分类 摆动导杆式、转动导杆式摆动导杆式、转动导杆式u 曲柄摇块机构 定义定义 一连架杆为曲柄，另一连架杆为块状，且只能作定一连架杆为曲柄，另一连架杆为块状，且只能作定 轴往复摆动的机构轴往复摆动的机构u 移动导杆机构 定义定义 以以曲柄滑块机构中的滑块作为机架，曲柄滑块机构中的滑块作为机架， 原机架在固定滑块中移动的机构原机架在固定滑块中移动的机构（三）含有两个移动副的四杆机构u 双滑块机构双滑块机构u 双转块机构双转块机构u 正弦机构正弦机构u 正切机构正切机构特点特点 连杆上除去连杆上除去A、B两点作直线运动和连

5、杆中点两点作直线运动和连杆中点M点做圆点做圆 周运动外，连杆上其他各点的轨迹均为椭圆周运动外，连杆上其他各点的轨迹均为椭圆 u 双滑块机构双滑块机构定义定义 两个连架杆作成块状，且相对机架作相对移动的机构两个连架杆作成块状，且相对机架作相对移动的机构u 双转块机构特点特点 导杆导杆2同时与滑同时与滑块块1和和3组成移动副。当原组成移动副。当原动滑块动滑块1绕轴绕轴A转动时，转动时，通过导杆通过导杆2使从动滑块使从动滑块3绕绕轴轴B按相同方向转动，因按相同方向转动，因此两个转动滑块的角速度此两个转动滑块的角速度必相等必相等 定义定义 两块状连架杆均作定轴转动的机构两块状连架杆均作定轴转动的机构u

6、 正弦机构特点特点 曲柄曲柄1转动时，转动时，带动滑块带动滑块2在导杆在导杆3上作水上作水平方向的移动，同时导杆平方向的移动，同时导杆3在固定导路在固定导路4（机架）中沿（机架）中沿垂直方向移动，其位移量垂直方向移动，其位移量s=lsin，与曲柄转角，与曲柄转角成正成正弦函数关系弦函数关系定义定义 一个连架杆作往复移动，另一个连架杆作定轴转动一个连架杆作往复移动，另一个连架杆作定轴转动 或摆动的机构或摆动的机构u 正切机构特点特点 构件之间都用一个构件之间都用一个移动副和一个转动副连接，滑移动副和一个转动副连接，滑块块3的位移的位移s=atan。定义定义 一个连架杆作往复移动，另一个连架杆作定

7、轴转动一个连架杆作往复移动，另一个连架杆作定轴转动 或摆动的机构或摆动的机构三、平面连杆机构的应用 （一）（一）全转动副的四杆机构（铰链四杆机构）的应用全转动副的四杆机构（铰链四杆机构）的应用 （二）（二）含有一个移动副的四杆机构的应用含有一个移动副的四杆机构的应用 （三）（三）含有两个移动副的四杆机构的应用含有两个移动副的四杆机构的应用 （一）全转动副的四杆机构（铰链四杆机构）的应用 矿石破碎机矿石破碎机雷达旋转装置雷达旋转装置和面机和面机惯性筛机构惯性筛机构户外摄影平台户外摄影平台鹤式起重机鹤式起重机前轮转向机构前轮转向机构（二）含有一个移动副的四杆机构的应用 单缸四冲程内燃机单缸四冲程内

8、燃机牛头刨床牛头刨床小型牛头刨床小型牛头刨床摆摆动动式式油油泵泵插齿插齿机床机床让刀让刀机构机构自动卸料汽车自动卸料汽车手手摇摇唧唧筒筒（三）含有两个移动副的四杆机构的应用 缝纫机走针机构缝纫机走针机构平行轴联轴器平行轴联轴器椭圆规椭圆规牛头刨床牛头刨床A AD DC CB B在图中，在图中，已知已知lBCBC=50mm=50mm, ,lCDCD=35mm,=35mm,lADAD=30mm=30mm，ADAD为机架。为机架。（1 1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且ABAB为曲柄，求为曲柄，求lABAB的值；的值；（2 2）如果该机构能成为双曲柄机构，求）如果

9、该机构能成为双曲柄机构，求lABAB的值；的值；（3 3）如果该机构能成为双摇杆机构，求）如果该机构能成为双摇杆机构，求lABAB的值；的值；题题5-1解：解：(1)(1)若该机构为曲柄摇杆机构，则必须若该机构为曲柄摇杆机构，则必须“满足杆长条件，且满足杆长条件，且ABAB为最短杆为最短杆”。有：有： lABAB + + lBC BC lCD CD + + lAD AD 代入各杆长度，代入各杆长度， lABAB + + 50 35 + 30 得：得：lAB AB 15 15 ， lABAB的最大值为的最大值为15 mm15 mm。 (2)(2)若机构为双曲柄机构，则应若机构为双曲柄机构，则应“

10、满足满足杆长条件，且机架满足满足杆长条件，且机架ADAD为最短杆为最短杆”。 1 1）若若BCBC为最长杆为最长杆，则有：，则有：lBCBC + + lADAD lABAB + + lCDCD ， 即：即： 50 + 30 lABAB +35 故故 ， lABAB45 mm 45 mm 2) 2)若若ABAB为最长杆，为最长杆，则：则：lABAB + + lADAD lBCBC + + lCDCD 即：即： lABAB +30 +3050 + 35 故，故， lABAB 55 55 将以上两种情况综合在一起，得将以上两种情况综合在一起，得lABAB的取值范围的取值范围 45 mm 45 mm

11、lAB AB 55 mm 55 mm(3)(3)若该机构为双摇杆机构若该机构为双摇杆机构, ,经分析只能在不满足经分析只能在不满足“杆长之和条件杆长之和条件”时时形成。形成。 1)1)当当ABAB为最短杆为最短杆,BC,BC为最长杆为最长杆， 有：有： lABAB + + lBC BC lCD CD + + lAD AD 50 + 30 lAB +35 则：则： lABAB 15 mm 15 mm 2) 2)当当BCBC为最长杆为最长杆 , , ABAB为次长杆为次长杆, ,则则有：有： lBC + BC + lADADlAB + AB + lCDCD 则：则： 50 + 30 lAB +35 lAB AB 45 mm45 mm3)3)当当ABAB为最长杆为最长杆,AD,AD为最短杆为最短杆, ,则则 有：有： lAB AB + + lAD AD lBC BC + + lCDCD lAB +30AB +3050 + 35则：则： lAB AB 55 mm55 mm 另外另外,AB,AB最长时最长时, , 需满足安装条件，即需满足安装条件