第三章平面连杆机构

第五章平面连杆机构西安工业大学光电学院目录概述铰链四杆机构的基本型式及其演化平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念平面四杆机构的设计平面连杆机构空间连杆机构平面连杆机构常以构件数命名：四杆机构、五杆机构、多杆机构等。一.连杆机构的概念§5—1概述

若干刚性构件通过低副联接而成的机构，称为连杆机构。1.改变位移的性质：线位移角位移；2.传递运动或动力；3.放大位移，或获得线性刻度。二.连杆机构的作用三.连杆机构的分类缺点：▲产生动载荷（惯性力），不适合高速。▲设计较复杂，难以实现精确的轨迹。本章重点介绍四杆机构。▲构件和运动副多，累积误差大，运动精度和效率较低。▲采用低副，面接触、承载大、便于润滑、不易磨损形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。▲改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。优点：四.连杆机构的特点1.铰链四杆机构的基本型式和应用全部由转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构。

连架杆——与机架相联的构件；机架——固定不动的构件；连杆——连接两连架杆且作平面运动的构件；曲柄——作整周定轴回转的构件；摇杆——作定轴摆动的构件；连架杆机架连架杆连杆§5—2铰链四杆机构的基本型式及其演化（1）曲柄摇杆机构特征：曲柄＋摇杆作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。雷达天线俯仰机构缝纫机踏板机构（摇杆主动）（曲柄主动）搅拌机构（2）双曲柄机构特征：两个曲柄作用：将等速回转转变为等速或变速回转。惯性筛机车车轮联动机构特例：平行四边形机构特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动。AB=CDBC=AD摄影平台升降机构（3）双摇杆机构特征：两个摇杆应用举例：鹤式起重机，飞机起落架(1)将转动副演化成移动副曲柄摇杆机构↓

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2.平面四杆机构的演化型式偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构正弦机构(2)选不同的构件为机架整转副——能作360˚相对回转的运动副；摆转副——只能作有限角度摆动的运动副。曲柄摇杆机构双摇杆机构双曲柄机构§5—3

平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念一.平面四杆机构存在曲柄的条件

结论：若要连架杆能整周回转(即成为曲柄)，则另一连架杆与连杆不能出现重合或共线。fABCDdabcC″B″∠BCDmin

B′C′∠BCDmax

若要使AB杆成为曲柄，必须有∠BCD存在，cos∠BCD=b2+c2

-f22bcfminfmax亦即0°<∠BCD<180°为使此式成立，须有：0°<∠BCDmin，∠BCDmax<180°ABCDdabcC″B″∠BCDmin

B′C′∠BCDmaxa+d≤b+c(1)b≤fmin+c=d–a+ca+b≤d+c(2)c≤fmin+b=d–a+ba+c≤d+b(3)结论1：在曲柄摇杆机构中，曲柄(AB)杆为最短杆。(1)+(2)2a+b+d≤b+d+2ca≤c(1)+(3)2a+c+d≤c+d+2ba≤b(3)+(2)2a+c+b≤c+b+2da≤d结论2：最短杆加上最长杆小于或等于其它两杆杆长之和。在中有在中有▲连架拘杆之坑一或恰机架围为最短懂杆。曲柄朽存在你的条伸件:▲最长域杆与彻最短文杆的初长度膊之和≤其他阅两杆适长度盯之和称为杆长玻条件。此时呀，铰佳链A、B均为整转屋副。当满鼠足杆爪长条择件时盖，其肤最短匙杆上那的转陈动副蜡都是整转踪蝶副。条件机构名称曲柄谦摇杆春机构双曲渴柄机妨构双摇枝杆机辨构满足条件aLmi播n为连凡架杆Lmi医n为机恨架Lmi蒙n为连苏杆不满缩慧足条四件a二、纠压力至角和墓传动泻角1.定义γαFVFxFy压力嫩角a:力F的作延用线扶与力芦作用惕点绝然对速远度V所夹的饿锐角传动火角γ：压力葱角的头余角压力父角a是衡画量机乖构传庭力性糟能的堡一个霞重要甜指标涝。2.曲柄踏摇杆婶机构刃的压剖力角不与传滴动角a：连杆准对从翼动件鞋力作疲用线扩与从来动件站上被宴作用凳点绝剖对速矛度方胁向线忠所夹机锐角因为锈：γ美=越90°-a所以材：当∠BC信D<90°时，γ=∠BC蓝D当∠BC敢D>90°时，γ=18播0体°-∠BC扑D连杆嘴线与羞从动胆杆线连所夹萍锐角3.意义ABCDcdφabVCFnFFtaγ往往珠将γ作为六度量壮连杆祸机构搭传力犁性能衫的一愉个重冈要指轻标。显然露：γ≡90°时最筑好。显然：a↓→γ↑→Ft↑→传力性能↑4.γ的大解小由△BC香D：f2=富c2+b2–拼2b绳c·co墙sγ△AB窑D：f2=元a2+d2–墨2a销d·co臣sjfγFFnFtαγABCDcdabjC1B1maxγ′显然：φ=0°时，有γ′minφ=180°时，有γ′max5.筛γmi赴n的确姨定结论情：最榨小传载动角冤出现瓜在曲苗柄与足机架羞共线猾或重勇合处趣。C2B2minγ′DdAFVBaω三.死点1.定义当γ=0°(a=90°)时，，即连杆作用在从动件上的力通过了从动件的回转中心，将无法使从动件产生运动，此时称机构处于死点位置。2.死点侦位置奏的确软定在四未杆机日构中急当从求动件走与连逼杆共枣线或捐重合哥时，荐机构命处于摊死点打位置训。●曲柄颈摇杆员机构漂中曲柄为主鹊动件蜂时结论持：无端死点裤位置鸦存在●曲柄引摇杆承机构裕中摇杆为主终动件谨时DABC结论听：当a=蛮90欧°(剧γ=尚0°慢)时，丈即连卡杆与竭曲柄刃出现展共线朗和重状合时兵，机黑构出梁现死叙点位望置。MFCVCaVBFBBC1●双曲旬柄机超构和眉双摇丘杆机碑构结论颂：双曲待柄机箩构无论秧哪个鉴曲柄护做原擦动件蜘，都陪无死畏点位毕置存惩在；双摇处杆机逃构无论成哪个极摇杆菠做原哲动件铃，都见有死誉点位营置存蔽在.3.死点脸位置府的应润用火车轮4.死点胀位置坡危害杜的避炊免1.极限新位置饥与极竹位夹团角B2C2B1C1CADB极位愈夹角θ：当机岩构处遮于两望极限启位置吹时，辉曲柄视所在彼线所裤夹的敌锐角躁。极限诵位置派：当曲甩柄与狼连杆叠共线限时，急机构牧中摇榨杆所征处的伶位置贷。亦著称机亿构此把时的岭位置仔称为皆机构舒处于念极限凭位置惰。φ四.急回拴特性2.急回煤特性辣及行盼程速姨度变瞎化系渔数Kα1=完18浅0°+θα2=昆18叫0°-θB2C2B1C1CADBφα1α2ω

B2→B1C2→C1B1→B2C1→C2t1t2显然t1>t2V2>药V1即该晓机构涂具有急回遇特性从动禁件作沾往复院运动仔的平买面连留杆机历构中死，若钞从动日件工殖作行数程的碍平均越速度宗小于桐回程嫂的平恢均速董度，猴则称占该机扑构具镇有急回大特性。而且θ越大奇，K值越冤大，驰机构虏的急拾回性秃质越盏明显炼。只要鸭极位职夹角θ≠0，就有K>料1。因此鞭，可柄通过杠分析窗机构障中是青否存晓在θ及其轿大小朽，来为判断核机构莫是否围具有倾急回炼运动套，以蚂及急悬回的和程度兆。为能葱定量佣描述之急回绞运动巴，将选回程陕平均霸速度V2与工右作行压程平肃均速相度V1之比定义攀为行程暗速度踩变化摄系数K3.推广推广幕到曲弃柄滑眨块机见构●对心箱式曲柄柄滑萄块机流构B1C1BACθ=秤0结论梁：对押心式卫曲柄奔滑块絮机构无急回窜特性声。●偏置让式曲爽柄滑眼块机湖构ABCB1C1C2B2θ≠0结论广：偏闸置式楚曲柄弟滑块时机构有急回鸦特性材。B2C2(2全)推广碎到导线杆机皮构C1C2BACθφ

结论辜：有急前回特婶性，意且极鲁位夹蕉角等犬于摆锐杆摆片角，撤即θ=φ§5—4平面斑四杆那机构次的设镰计一、叉平面票四杆匀机构伴的设棚计*设计坡方法薪：图解作法、准解析忠法、破实验龄法*设计耗中的旗已知筑条件挖：运动田条件(如行浴程速岭度变园化系首数)、几映何条拦件及技传力侄条件(如最庄小传乓动角)。*基本枯问题珍：◆要旨求满骑足预晕定的侧位置姑或运哭动规桑律(速度失、加颠速度冶等）◆要求灰满足芝给定容的轨攻迹根据叔给定挺的条材件，霜确定妈机构廉运动脂简图库的尺展寸参学数(一)按给盏定的敏行程象速度预变化胡系数K设计堆四杆精机构(1胜)曲柄接摇杆庭机构已知侍条件洞：摇杆音长LCD、摆转角j及行享程速跨度变伤化系鸽数Ka.分析B2C2B1C1CADBj二、连图解而法Ab.寻找A点的瞧位置90°-θθθADC2C1jA点所军在圆c.设计驱步骤●已知心条件身线条沉化；●由K计算驾出θ；●过C1(或C2)点作C1C2连线态的垂花线，拳过C2作∠C1C2M=略90°-令θ与垂棚线交浙于N点；●作△C1C2N外接艳圆——曲柄写回转崇中心A点所饼在圆——无穷需解；●利用氧另外钱条件量获取盘唯一秩解；EFNB1B2连杆长连杆长M●用作周图法(或公扁式计禽算)得曲旷柄和痛连杆蓄尺寸A(2礼)曲柄没滑块蚂机构已知摇条件右：滑块快行程H，偏宫距e及行左程速尾比系冈数KNA点所荣在圆IJB2B190°-θ2θ解：1.计算2.将已笛知条伍件线顿条化灵；OPHC1C2e3.过C1、C2分别肯作射肥线C1O、C2P，使∠C1C2P荣=∠C2C1O雄=90捡°-θ，得交梅点N；4.以N点为兔圆心殃，以NC1为半袭径，咐画圆——波A点所薪在圆喊，并饥与A点所借在线独交于溪两点峡；……(二)已知雀连杆往位置庄及活闻动铰粉链找结固定轰铰链a.分析ABCDc12b12几何江特点枪：活动派铰链拢轨迹卡圆上匙任意辟两点糕连线栋的垂粥直平掌分线测必过让回转升中心(固定底铰链阁点)b.设计C1C2B1B2b12c12A点所壮在线D点所贡在线ADB1B2C1C2★已知换连杆讲两位欲置——无穷弃解。墨要唯猛一解悔需另劲加条分件★霉已知警连杆此三位搂置B2ADC2C3B3b23c23C1B1b12c23——唯一夏解(三)已知耕连架她杆对促应位横置已知胖条件构：一连喷架杆律杆长LAB、机素架长LAD连架百杆对很应位念置，平即φ1、φ2、φ3；a1、a2、a3。求昂活动抖铰链编点C。φ1φ3φ2B3DE2AB1B2E1E3a3a1a2C3C2C1分析B2C1E2E1C2DAB1A′B2′C2′(2表)跨设计却步骤刚化啦△E2B2D，腹并使健其绕球D点伏反转毁到E2D重况合于笋E1D璃，得奇B2′点。b.炊作赞连线迹的垂虚直平阶分线虹，即深得活摊动铰搏链点堤所在键直线昼——叠无穷队解三、究解析兔法各杆湖长度插分别易为：a、b、c、d主动杆的转角为：从动杆的转角为：则：ABCDcdabE从动杆的角速度为：传动耀比为冤：近似尘线性印四杆械机构转角留误差洞：ABCDabcdE主动详杆：从动展杆：例：设计一铰链四杆机构，要求其误差。已知：传动比，主动杆AB工作摆角，根据结构条件，选，。解：另从动逼杆的者摆动梁范围器：计算掏各杆为长度枪：计算警极限枣位置作的从滨动杆绞摆角校核逼误差传动阅特性典型束连杆描机构（一披）曲呀柄滑惑块机押构FMNGHTB′则：传动情系数铲：传动甲特性即是非挤线性急的以相亦对量命来表而示传否动特省性：则相对聪位移辉：相对闻传动拔比：1若确肝定，湖则得ia-图谱曲柄五滑块骆机构界的曲菌线1ia－近似岛线形推曲柄秧滑块躬机构跟设计座：初始角终止角已知：曲柄的工作转角和滑块的最大位移非线性度误差滑块的实际位移量根据冒线性钱特性戴，滑隆块应泻用的晨位移别量一、污传动见特性正弦脆机构榆：推临杆的敲工作蒙面为洒平面正，摆遣杆的般工作回面为太球面正切押机构豆：推蜘杆的圈工作潜面为女球面劣，摆押杆的裙工作雪面为狗平面（一启）正帝弦机裳构（二游）正饥切机丝式构（二挖）正鹿弦机抖构和洗正切外机构应用附举例奥氏教测微稀仪简躲图立式辈光学忆比较兔仪简宋图三、乏原理透误差采用刺机构榜的传社动特闻性与垂要求制的传投动特词性不闹相符挪而引枯起的丹误差忆。1.正弦留机构规的原料理误杀差机构特性：刻度