第3章平面连杆机构

1、 第3章 平面连杆机构1.1.优点优点（2 2）容易制造，成本较低。）容易制造，成本较低。（1 1）低副面接触，易润滑，应力较小，不易磨损。）低副面接触，易润滑，应力较小，不易磨损。（2 2）不易精确实现预期运动。）不易精确实现预期运动。（1 1）累计误差大。）累计误差大。2.2.缺点缺点平面四杆机构平面四杆机构平面多杆机构平面多杆机构平面机构实例：平面机构实例：3.常见四杆机构分类常见四杆机构分类铰链四铰链四杆机构杆机构含一个移含一个移动副的四动副的四杆机构杆机构含两个含两个移动副移动副的四杆的四杆机构机构四杆机构四杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构正弦机

2、构正弦机构正切机构正切机构双转动滑块机构双转动滑块机构双移动滑块机构双移动滑块机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构定块机构定块机构摇块机构摇块机构摆动导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构叽桶叽桶自卸车机构自卸车机构摇头风扇摇头风扇飞剪飞剪震动筛震动筛开门机构开门机构雷达雷达汽车转向机构汽车转向机构连杆步进输送机构连杆步进输送机构鹤式起重机鹤式起重机牛头刨床牛头刨床搅拌机搅拌机3.1 3.1 铰链四杆机构铰链四杆机构一、一、铰链四杆机构铰链四杆机构的基本类型的基本类型机架机架连架杆连架杆曲柄曲柄摇杆摇杆连杆连杆（1 1）曲柄摇杆机构）曲柄摇杆机构（2 2）双曲柄机构）

3、双曲柄机构（3 3）双摇杆机构）双摇杆机构机机架架连架杆连架杆连架杆连架杆连连杆杆1.1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构飞剪飞剪雷达雷达搅拌机搅拌机脚踏砂轮机脚踏砂轮机2. 双曲柄机构（了解）双曲柄机构（了解）（1）一般双曲柄机构）一般双曲柄机构双曲柄机构双曲柄机构震动筛震动筛（2）平行四边形机构）平行四边形机构平行四边形机构平行四边形机构平行四边形机构运动不确定平行四边形机构运动不确定（3）反平行四边形机构）反平行四边形机构12B41CB3CADA1DBC2433. 双摇杆机构（了解）双摇杆机构（了解）鹤式起重机鹤式起重机汽车转向机构汽车转向机构

4、双摇杆机构双摇杆机构P22H4135二、二、 铰链四杆机构曲柄存在的条件铰链四杆机构曲柄存在的条件1. 1. AB杆能相对杆能相对CD杆作整杆作整周转动的条件周转动的条件整转副：整转副：A A、B B摆转副：摆转副：C C、D D（1）若）若da，且能作相对整周转动，且能作相对整周转动 在在 B1C1D中中b+ca+d（3-1）在在 B2C2D中中d-ab-c，d-ac-b d+cb+a（3-2） d+bc+a （3-3）baca（3-4）da 即即a为机构中的最短杆，且最短杆为机构中的最短杆，且最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆之和。与最长杆之和小于或等于其余两杆之和。（2）若）若a d

5、，且能作相对整周转动，且能作相对整周转动 在在 B1C1D中中b+ca+d在在 B2C2D中中a-db-c，a-dc-b a+cb+d a+bc+d adbd（3-4）cd 即即d为机构中的最短杆，且最短杆为机构中的最短杆，且最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆之和。与最长杆之和小于或等于其余两杆之和。AB杆能相对杆能相对CD杆作整周转动的条件：杆作整周转动的条件：(1)(1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。长度之和。（必要条件）（必要条件）(2)(2)两杆中必有一杆为最短杆两杆中必有一杆为最短杆 ；最短杆上的运动副为整最短杆上的运动副

6、为整转副转副2. 2. 铰链四杆机构曲柄存在的条件铰链四杆机构曲柄存在的条件(1)(1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。（必要条件）长度之和。（必要条件）(2)(2)连架杆和机架必有一杆为最短杆；连架杆和机架必有一杆为最短杆；连架杆连架杆ABAB最短，且满足杆长条件：最短，且满足杆长条件：双曲柄机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构说明说明: :不满足杆长条件，永远无曲柄。不满足杆长条件，永远无曲柄。改换机架改换机架CB4321ADCB4321ADCB4321ADADCB4321曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构实例分析实例分析: AB: AB70,

7、 BC70, BC90, CD90, CD110, AD110, AD4040，取不同的构件为机架时机构的类型取不同的构件为机架时机构的类型ADADCDCD4040110110150150ABABBCBC160160当：当：ADAD为机架为机架 双曲柄机构双曲柄机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构A AB BC CD DABAB或或DCDC为机架为机架 BCBC为机架为机架3.23.2铰链四杆机构的基本性质铰链四杆机构的基本性质1.急回运动急回运动（会画极限位置和极位夹角）（会画极限位置和极位夹角）（1 1）极位夹角）极位夹角( () )：输出构件在两个极限位置时，主：输出构件在两

8、个极限位置时，主动曲柄的两个位置之间的所夹的锐角动曲柄的两个位置之间的所夹的锐角 。（2 2）行程速比系数）行程速比系数K K12VVK1801801 1K K1 1K K1 18 80 0o oo180o180曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构K=1K=1曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构2.传动角与压力角传动角与压力角传动角与压力角传动角与压力角（1 1）压力角和传动角的定义（熟知）压力角和传动角的定义（熟知）压力角压力角：输出构件受力方向与受力点速度方向之间：输出构件受力方向与受力点速度方向之间所夹锐角。所夹锐角。 传动角：压力角的余角传动角：压力角的余角。 （2 2）含义：表征机构传力性能的指标（熟知）含

9、义：表征机构传力性能的指标（熟知）设计时要求设计时要求: : min （3 3）min 出现的位置：出现的位置：曲柄与机架共线的两个位置之一。曲柄与机架共线的两个位置之一。3.3.死点位置死点位置（1）出现）出现死点位置的条件死点位置的条件往复运动构件为主动件，曲柄为输出构件。往复运动构件为主动件，曲柄为输出构件。（2）死点的位置特征死点的位置特征0 0或连杆与曲柄共线。或连杆与曲柄共线。（3）克服死点位置的措施：克服死点位置的措施：缝纫机缝纫机火车火车（1）惯性）惯性（2）错位安装）错位安装（4）利用死点位置：利用死点位置：飞机起落架飞机起落架夹具夹具以曲柄为主动件的极限位置。以曲柄为主动件

10、的极限位置。0 03.3 3.3 平面四杆机构的演化平面四杆机构的演化一、了解内容一、了解内容 曲柄摇杆机构是四杆机构的最基本形式，其它类曲柄摇杆机构是四杆机构的最基本形式，其它类型的四杆机构都可以通过适当途径演化而成。型的四杆机构都可以通过适当途径演化而成。途径一：途径一：改变杆长改变杆长途径二：途径二：改换机架改换机架途径三：途径三：扩大运动副尺寸扩大运动副尺寸途径四：途径四：改换轨迹的包容关系改换轨迹的包容关系多杆机构的概念：多杆机构的概念：连杆步进输送机构连杆步进输送机构牛头刨床牛头刨床二、掌握内容二、掌握内容掌握三种典型机构的四个基本问题：掌握三种典型机构的四个基本问题：三种典型机构

11、：三种典型机构：曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构摆动导杆机构摆动导杆机构急回运动急回运动传动角与压力角传动角与压力角死点位置死点位置曲柄存在的条件曲柄存在的条件1.曲柄滑块机构的曲柄滑块机构的四个基本问题：四个基本问题：（1）急回运动）急回运动对心式对心式=0=0，K K1 1，无急回特性。无急回特性。偏心式偏心式00，K1K1，有急回特性。有急回特性。（2）传动角与压力角）传动角与压力角画法画法 min min 出现的位置出现的位置对心式对心式偏心式偏心式曲柄与导路垂直的两个位置之一。曲柄与导路垂直的两个位置之一。（3 3）死点位置）死点位置出现出现死点位置的条件死点位置的条

12、件往复运动构件（滑块）为主动件，曲柄为输出构件。往复运动构件（滑块）为主动件，曲柄为输出构件。会出现会出现死点位置死点位置（4 4）曲柄存在的条件）曲柄存在的条件对心式对心式123L1L2123eL1L2对心式：对心式：L L1 1 L L2 2偏心式：偏心式：L L1 1e e L L2 2偏心式偏心式2.导杆机构的四个基本问题导杆机构的四个基本问题（1）急回运动）急回运动00，K1K1，有急回特性。有急回特性。摆动导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构摆动导杆机构：摆动导杆机构： （2）传动角与压力角）传动角与压力角0 90 （3 3）死点位置）死点位置1 1）出现死点位置的条件）出

13、现死点位置的条件往复运动构件为主动件，曲柄为输出构件。往复运动构件为主动件，曲柄为输出构件。2 2）死点的位置特征）死点的位置特征（4 4）曲柄存在的条件）曲柄存在的条件摆动导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构无条件存在曲柄无条件存在曲柄3.4 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计根据给定的运动条件根据给定的运动条件运动简图的尺寸参数运动简图的尺寸参数1.1.实现已知实现已知( (从动件从动件) )运动规律运动规律( (位置位置, ,速度速度, ,加速度加速度) )设计的基本问题：设计的基本问题：常见的两种设计：常见的两种设计：2.2.实现给定点的运动轨迹实现给定点的运动轨迹常用的设计

14、方法：常用的设计方法：1.1.解析法解析法精确精确2.2.作图法作图法直观直观3.3.实验法实验法简便简便一、按行程速比系数设计（掌握）一、按行程速比系数设计（掌握）按行程速比系数综合按行程速比系数综合已知：摇杆的长度已知：摇杆的长度l4、摆角、摆角 、行程速比系数行程速比系数K。求：固定铰链中心求：固定铰链中心A A点的位置，其余三杆的尺寸点的位置，其余三杆的尺寸l1、 l2、 l3。1.1.设计曲柄摇杆机构设计曲柄摇杆机构 A AD DB BC CC C1 1C C2 2B B1 1B B2 2已知：滑块的行程已知：滑块的行程H、偏距、偏距e、行程速比系数行程速比系数K。求：固定铰链中心求：固定铰链中心A点的位置，曲柄和摇杆的尺寸点的位置，曲柄和摇杆的尺寸 l2、 l3。2.2.设计曲柄滑块机构设计曲柄滑块机构123el1l2 已知：机架长度已知：机架长度l1 、行程速比系数行程速比系