机械基础导论 第三章

§3.1平面连杆机构的特点§3.2平面四杆机构的基本型式及其演化§3.3平面四杆机构的基本特性第三章平面连杆机构③只用于速度较低的场合。第一节平面连杆机构的特点一、平面连杆机构：用低副连接而成的平面机构。二、平面连杆机构的特点：1、能实现多种运动形式。如：转动，摆动，移动，平面运动2、运动副为低副：面接触：①承载能力大；②便于润滑。寿命长几何形状简单——便于加工，成本低。3、缺点：①只能近似实现给定的运动规律；②设计复杂；所有运动副均为转动副的平面四杆机构平面四杆机构的基本型式及其演化铰链四杆机构：铰链四杆机构的基本形式运动特点1）曲柄摇杆机构运动形式的改变2）双曲柄机构运动速度的改变3）双摇杆机构摆角的改变4—机架1，3—连架杆→定轴转动2—连杆→平面运动周转副：二构件相对运动为整周转动。B、A摆动副：二构件相对运动不为整周转动。C、D曲柄：作整周转动的连架杆摇杆：非整周转动的连架杆相关名称：1.曲柄摇杆机构☆

两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆。曲柄为主动件可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动的运动转换。

剪刀雷达天线俯仰角调整机构2.双曲柄机构☆两个连架杆都能作整周回转运动3.双摇杆机构起重机中重物平移机构两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构

。第二节平面四杆机构的基本特性

曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不相同，反行程的平均速度较快，这种运动称为曲柄摇杆机构的急回运动特性。一、急回特性及行程速比系数K概念：

摆角φ、极位夹角θ当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有急回特征极位夹角：

急回特性分析：1=C1=1t1=1800+2=1t2=1800-t1>t2,v2>v1行程速比系数KK=1,无急回特性q↑K↑急回特征越显著1jB2C212v2v1B1C14ABCD231

4、传动角的计算

二、传力分析压力角和传动角1、压力角α从动件上某点的受力方向与从动件上该点速度方向的所夹的锐角。2、传动角γ，压力角的余角（经常用γ衡量机构的传动质量）一般：压力角越小，传动角越大，机构传力性能越好如何确定铰链四杆机构的最小传动角？曲柄摇杆机构在曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。

[α]≤40°δ≤90°γ=δδ≥90°γ=180°－δ3、许用压力角[]aαFγF’F”当∠BCD≤90°时，

γ＝∠BCD

γmin出现的位置：当∠BCD>90°时，

γ＝180°-∠BCD可以证明：此位置一定是：曲柄与机架两次共线位置之一。ABCDCDBAFF”F’γ当∠BCD最小或最大时，都有可能出现γminα(Vc)C1B1abcdDA证明：由余弦定律有：(第一次共线)∠B1C1D＝arccos[b2+c2-(d-a)2]/(2bc)

∠B2C2D＝arccos[b2+c2-(d+a)2]/(2bc)若∠B1C1D≤90°,则若∠B2C2D>90°,则γ1＝∠B1C1Dγ2＝180°-∠B2C2Dγ1γmin＝[∠B1C1D,180°-∠B2C2D]minC2B2γ2(第二次共线)死点:从动件传动角为零g=0，驱动力对从动件的有效回转力矩为零(连杆与从动件共线),机构顶死(3)死点M=F*LB1C1B2C24ABCD231=00=00=00C2B2=00BACB1C１abdcC’B’ADb≤(d–a)+c则由△B’C’D可得：则由△B”C”D可得：a+d≤b+cc≤(d–a)+bAB为最短杆→a+b≤c+d1.平面四杆机构有曲柄的条件C”abdcADd-

a设a<d,且连架杆a能整周回转，则必有两次与机架共线→a+c≤b+d若设a>d，同理有：

d≤a,d≤b,d≤cAD为最短杆将以上三式两两相加得：

a≤b,a≤c,a≤dB”第三节铰链四杆机构的曲柄存在条件铰链四杆机构存在一个曲柄的条件是：（一）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。（二）曲柄为最短杆。铰链四杆机构存在曲柄的条件是：（一）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。（二）机架或连架杆为最短杆铰链四杆机构存在曲柄的条件：（1）最短杆与最长杆的长度之和，小于或等于其余两杆长度之和；

（2）连架杆和机架中必有一个是最短杆。根据上述曲柄存在条件可得以下推论：①铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则

取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机构；

取最短杆为机架时，得双曲柄机构；

取与最短杆相对的杆为机架时，得双摇杆机构。

②铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得双摇杆机构。4机构演化方式1转动副转化为移动副2变换构件形态3变更机架4扩大转动副尺寸连杆连架杆连架杆1234ABCD机械设计基础——平面连杆机构二、偏心轮机构曲柄摇杆机构(扩大回转副)偏心轮机构机械设计基础——平面连杆机构偏心轮机构（续）对心式曲柄滑块机构偏心轮机构1B24AC3h=2lAB4C231BA

B副扩大机械设计基础——平面连杆机构三、曲柄滑块机构铰链四杆机构1B2C34AD曲线导轨曲柄滑块机构lCD

e01B24AC3偏置式曲柄滑块机构对心式曲柄滑块机构1B24AC3e3D1B2C4A对CD杆等效转化转动副变成移动副机械设计基础——平面连杆机构

压力角FVa从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点速度方位线所夹锐角.(不考虑摩擦)传动角gagddg