机械设计基础 第九章 连杆传动

契贝谢夫四足步行机构一、组成连杆传动：由若干个刚性构件用低副联接而成，构件大多呈杆状，又称连杆机构。平面连杆机构：所有杆件在同一平面或平行平面内运动。二、特点

面接触→压强小，易润滑，磨损小；接触面简单，易加工，成本低，并可保证精度。

构件和运动副多，累积误差大；要精确实现任意运动规律，设计困难。惯性力难平衡，不宜用于高速。优点缺点§1连杆传动的组成、特点及应用三、应用广泛应用于各种机器中。§2铰链四杆机构的基本形式及其特性曲柄：能作整周回转的连架杆。摇杆：只能作往复摆动的连架杆。机架：固定不动的杆4。连架杆：与机架相连的杆1、3。连杆：不与机架直接联接的杆2。铰链四杆机构：全部由回转副组成的平面四杆机构。组成曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构

分类(有无曲柄)——四杆机构最基本的形式一、曲柄摇杆机构

图示曲柄摇杆机构，AB为曲柄，CD为摇杆。曲柄摇杆机构的主要特性：摇杆的极限位置和摆角

曲柄与连杆两次共线时，摇杆达到极限位置。ψ——摇杆的摆角 θ——极位夹角急回特性AB1→AB2：φ1=180°+θC1→C2（工作行程）AB2→AB1：φ2=180°-θC2→C1（空回行程）C1→C2：慢C2→C1：快——急回特性→C点平均速度∵t1>t2∴v1<v2定量描述：行程速比系数→——用于设计应用：利用快速的空回行程，可提高生产率。如牛头刨床压力角和传动角压力角

：力与速度方向所夹锐角。F→

↓→有效分力↑→传动有利压力角的大小是判断机构传动性能好坏的标志。FFtFaFtVc

ABCD1234

Ft=F·cos

--有效分力Fa=F·sin

--径向分力为便于度量，常用传动角。传动角

：连杆与从动摇杆间所夹锐角，也是

的余角。

=90°-

↑→↓→对传动有利设计时，应保证

min≥40°最小传动角位置：曲柄与机架共线位置。AB’C’D：’min=∠B’C’DAB”C”D：”min=180°-∠B”C”D（若为钝角）

min=min[’min,”min]1234

死点位置图示缝纫机传动机构，踏板为原动摇杆，曲轴为从动曲柄。使用中可能出现：踏不动或带轮反转现象?FABCD

连杆与曲柄共线，F通过铰链中心A，无法驱动曲柄。由机构死点位置造成死点：连杆与从动曲柄（或从动摇杆）共线。解决办法：◆利用回转构件的惯性冲过死点。

◆对从动件施加额外的力。

◆

多组机构死点错开。利用死点：飞机起落架二、双曲柄机构两个连架杆均为曲柄。旋转式水泵平行双曲柄机构：两相对构件等长。正平行四边形机构：对边平行BC平移，不旋转。应用：天平、蒸汽机车蒸汽机车车轮联动装置原理示意图反平行四边形机构：不平行三、双摇杆机构特点：两连架杆均为摇杆。等腰梯形机构——两摇杆等长应用：汽车前轮转向机构一、存在曲柄的条件

保证曲柄与机架实现两次共线，即存在△B’C’D和△B”C”D。△B’C’D中：1234l4-l1+l2≥l3→l1+l3≤l2+l4l4-l1+l3≥l2→l1+l2≤l3+l4△B”C”D中：l1+l4≤l2+l3三式两两相加：l1≤l4l1≤l2l1≤l3存在一个曲柄的条件（曲柄摇杆机构条件）：

l最短杆+l最长杆≤l其余1+l其余2(存在曲柄的必要条件)

曲柄为最短杆（最短杆为连架杆）。§3铰链四杆机构的尺寸关系及其演化形式123CB4AD以最短杆相邻的杆作机架——

曲柄摇杆机构（最短杆作连架杆）以最短杆作机架——双曲柄机构以最短杆相对的杆作机架(最短杆作连杆)——双摇杆机构满足：l最短杆+l最长杆≤l其余1+l其余2时：二、铰链四杆机构的演化

转动副→移动副对心曲柄滑块机构R→∞偏置曲柄滑块机构2134567,8

取不同构件为固定件曲柄滑块机构导杆机构摇块机构定块机构l1<l2：转动导杆l1>l2：摆动导杆牛头刨床

扩大回转副曲柄滑块机构偏心轮机构偏心轮机构双偏心轮机构滑块内置偏心轮机构曲柄摇杆机构123④两个移动副正弦机构双滑块机构双转块机构s=l1sin

§4平面四杆机构设计

基本问题两类：

1.实现已知的运动规律。

2.实现已知的从动件运动轨迹。设计方法

图解法——简便直观，但设计精度低；解析法——精度高，应用最为广泛；

实验法——试凑，精度低，必要时采用。

四杆机构的设计，就是根据给定的运动条件来确定机构运动简图的尺寸参数。一、按给定从动件的位置设计四杆机构1.已知滑块的两个极限位置，设计对心曲柄滑块机构。ABCB1B2C1C2H123已知滑块行程H，求l1和l2。H=lAC2-lAC1=(l1+l2)-(l2-l1)=2l1l1=H/2

l1=H/2,C1、C2连线上确定出A

无穷多解；考虑辅助条件,=l2/l1,=3~5,

一定,唯一解。2.已知摇杆长度l3及其两个极限位置，设计曲柄摇杆机构已知l3及ψ，求l1、l2、l4。l2=(lAC2+lAC1)/2l1=(lAC2-lAC1)/2lAC1=l2-l1lAC2=l2+l1过程：根据结构确定A点确定A点有很多方案，但必须保证AB为曲柄。量出lAC1、lAC2→l1、l2，l4=lAD。假设AD水平AC1B2C2B13.已知连杆长度及其两个位置，设计铰链四杆机构。AD铰链A、D位于连杆对应点连线的垂直平分线上。只给定连杆两个位置时，有无穷解。若给定连杆的三个位置，则有唯一解。如何实现炉门打开后自动停在B2C2位置？已知:摇杆长度l3,摆角ψ和行程速比系数K,设计曲柄摇杆机构。二、按给定行程速比系数设计设计步骤：

1）根据行程速比系数K,求极位夹角

;D90°-θAMNC1C2B1B2Oθ2）任选固定铰链中心D，确定l3两个极限位置C1DC2D;3）连接C1C2,∠C2C1O=90

-,∠C1C2O=90

-;4)以O为圆心OC2为半径作圆,并在圆上任选铰链A的位置,得l4;5）由共线关系作出l1

、l2。三、给定两连架杆的对应位置设计四杆机构1解析法a、给定两组对应位置：无穷解b、给定三组对应位置：精确解c、多余三组对应位置：近似解设：l1=1,利用各杆投影关系,列出方程组2几何实验法鹤式起重机搅拌机四、按给定点的轨迹