机械原理NO1.12-8-3-平面四杆机构的基本知识-2

第8章平面连杆机构及其设计§8-1连杆机构及其传动特点§8-2平面四杆机构的类型和应用二、平面四杆机构的演化方法：（1）改变构件的形状和相对尺寸；（2）改变运动副的尺寸；（3）选不同的构件为机架；（4）运动副元素的逆换。

一、平面四杆机构有曲柄的条件：一、平面四杆机构的基本型式：铰链四杆机构，它包含：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构§8-3平面四杆机构的基本知识二、急回运动及行程速度变化系数：机械原理第8章平面连杆机构及其设计三、铰链四杆机构的传动角和死点

Transmissionangleanddeadpointoffour-barlinkages1。压力角和传动角(pressureangleand

Transmissionangle)原动件AB经连杆BC传给从动件CD的力（不考虑摩擦和惯性力）P:Pt=Pcos

=Psin(有效分力）

Pn=Psin(正压力）机构的压力角：

在不计摩擦时，从动件的受力方向与受力点的速度方向所夹的锐角。机构的传动角：压力角的余角。

=90-在机构运动过程中，、是变化的，设计时min[]机械原理第8章平面连杆机构及其设计2.死点（DeadPoint）

当机构的主动件通过连杆作用于从动件上的力P恰好通过其回转中心，而不能使从动件转动，出现顶死现象。机构的这种位置称谓死点。机械原理第8章平面连杆机构及其设计工程上也常利用死点来工作。夹具机械原理第8章平面连杆机构及其设计四、铰链四杆机构的连杆曲线Coupler-curveoffour-barlinkages

在四杆机构运动时，其连杆平面上的每一点均描绘出一条曲线，称为连杆曲线(couplercurves)B型水滴型三角型单直线型面包型瘦长型伪椭圆型机械原理第8章平面连杆机构及其设计五、铰链四杆机构运动的连续性

Kinematiccontinuityoffour-barlinkages运动的连续性：当主动件连续运动时，从动件也能连续地占据预定的各个位置，称为机构具有运动的连续性。

3、3‘为可行域；

3

、3‘为不可行域。错位不连续：

错序不连续：设计连杆机构时，要检查其运动的连续性。机械原理第8章平面连杆机构及其设计作业8-68-78-8机械原理第8章平面连杆机构及其设计§8-4平面四杆机构的设计

DesignoftheplanarFour-Barlinkage平面连杆机构的功能及应用：

1。刚体导引功能机构能引导刚体（如连杆）通过一系列给定位置。具有这种功能的连杆机构称为刚体导引机构。(Bodyguidancemechanism)2。函数生成功能能精确地或近似地实现输出构件相对输入构件的某种函数关系。具有这种功能的机构称为函数生成机构。

(Functiongenerationmechanism)3。轨迹生成功能是指连杆上某点能通过某一预先给定轨迹的功能。具有这种功能的机构称为轨迹生成机构。

(Pathgenerationmechanism)一、连杆机构设计的基本问题机械原理第8章平面连杆机构及其设计

机构尺寸：

各运动副之间的相对位置尺寸（或角度）以及描绘连杆上某点（该点实现给定运动轨迹）的位置参数等。

1。要求从动件满足预定的运动规律要求（函数生成问题）；

2。满足预定的连杆位置要求（刚体导引问题）；

3。满足预定的轨迹要求（轨迹生成问题）。连杆机构设计的基本问题：

根据给定的要求选定机构的型式，确定各构件的尺寸，同时还要满足结构条件（如要求存在曲柄、杆长比恰当等）、动力条件（如适当的传动角）和运动连续条件等。平面连杆机构设计的基本要求：机械原理第8章平面连杆机构及其设计平面连杆机构的设计方法:

实验法、作图法、解析法

1。实验法：用作图试凑或利用图谱、表格及模型试验等来求得机构的尺寸参数。此种方法直观简单，但精度较低，适用于精度要求不高或参数预选。

2。作图法：根据几何学原理，用几何作图法求解机构尺寸参数的方法。此种方法直观易懂，求解速度较快，但精度不高。适合简单问题或对精度要求不高的问题的求解。

3。解析法：建立机构尺寸参数与运动要求的解析方程式，根据已知条件求解未知参数。此种方法求解精度高，能解决复杂问题，便于计算机辅助设计和优化设计。机械原理第8章平面连杆机构及其设计二、作图法设计四杆机构3按行程速比系数k设计四杆机构2按两连架杆预定位置设计四杆机构1按连杆预定位置设计四杆机构1。按连杆预定位置设计四杆机构2）已知连杆三个预定位置(1)假设活动铰链B、C已知，求固定铰链A、D1）已知连杆两个预定位置3）已知连杆四个预定位置机械原理第8章平面连杆机构及其设计1。按连杆预定位置设计四杆机构（2）假设固定铰链A、D已知，求活动铰链B、C1）已知连杆两个预定位置(1)假设活动铰链B、C已知，求固定铰链A、D机械原理第8章平面连杆机构及其设计2）已知连杆三个预定位置1）已知连杆二个预定位置(1)假设活动铰链B、C已知，求固定铰链A、D（2）假设固定铰链A、D已知，求活动铰链B、C1。按连杆预定位置设计四杆机构机构倒置：转换机架法机械原理第8章平面连杆机构及其设计2.按两连架杆预定位置设计四杆机构（1）按两连架杆两组对应位置设计四杆机构基本方法:反转法？已知机架长度、两连架杆两组对应转角，若AB的长度已知，CD的长度未知，设计此四杆机构。取CD为新机架（以C1D为机架），AB为新连杆，将此设计问题转化为已知连杆位置设计四杆机构问题。机械原理第8章平面连杆机构及其设计2.按两连架杆预定位置设计四杆机构（1）按两连架杆两组对应位置设计四杆机构1）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构(以C1D为新机架)。机械原理第8章平面连杆机构及其设计2）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构(以C2D为新机架)。2.按两连架杆预定位置设计四杆机构（1）按两连架杆两组对应位置设计四杆机构1）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构(以C1D为新机架)。机械原理第8章平面连杆机构及其设计3）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构（以AB2为新机架）1）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构(以C1D为新机架)。2）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构(以C2D为新机架)。机械原理第8章平面连杆机构及其设计4）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构（以AB1为新机架）。1）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构(以C1D为新机架)。2）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构(以C2D为新机架)。3）已知机架长度、两连架杆两组对应转角，设计四杆机构（以AB2为新机架）。机械原理第8章平面连杆机构及其设计（2）按两连架杆三组对应位置设计四杆机构已知机架长度、两连架杆三组对应转角，设计四杆机构（以C1D为新机架）。机械原理第8章平面连杆机构及其设计3.按行程速度变化系数k设计四杆机构（1）已知摇杆摆角和j

、长度l，行程速度变化系数k，设计铰链四杆机构。机械原理第8章平面连杆机构及其设计（2）已知曲柄滑块机构滑块的行程H、行程速度变化系数k、偏距e，设计曲柄滑块机构机械原理第8章平面连杆机构及其设计(3)已知导杆机构的机架长d，行程速比系数k，设计导杆机构。a=0

机械原理第8章平面连杆机构及其设计1.按预定的连杆位置设计四杆机构（刚体导引综合）连杆的某个位置可用连杆上某点M的坐标(xM，yM）和连杆的方位角表示。

已知：预定的连杆位置为Mi(xMi

，yMi

）和。

设计四杆机构的尺寸。将四杆机构分为左、右侧，建立侧矢量方程组：将此矢量方程组向X、Y轴投影，得到标量方程组（非线性方程组），将已知参数代入，求出未知参数。最多能解五个精确位置，多于五个位置只能近似求解，少于五个位置可有无穷解。三、解析法设计四杆机构机械原理第8章平面连杆机构及其设计取杆长的相对变量a/a=1,b/a=l,c/a=m,d/a=n为设计参数，不影响各构件的相对转角关系，故杆长的设计变量为ｌ、ｍ、ｎ，再加上、共５个设计变量。将q1i、q3i的对应值代入此方程，求解。当k=5，可得一组精确解；当k>5,只能得近似解；当k<5,可预选参数5-k个，有无穷解。2。按预定的运动规律设计四杆机构（函数综合）1）按预定的两连架杆对应位置设计四杆机构：要求:，i=1、2、…、k（已知条件）建立坐标系，得各杆矢量的标量方程：

机械原理第8章平面连杆机构及其设计（２）按期望函数设计要求四杆机构两连架杆之间的转角满足：ｙ＝ｆ（ｘ）所设计出的四杆机构能实现：ｙ＝Ｆ（ｘ）用函数逼近理论求解四杆机构的参数。机械原理第8章平面连杆机构及其设计3。按预定的运动轨迹设计四杆机构（轨迹综合）要求四杆机构连杆上某一描点M(x，y)所绘制的连杆曲线与预定的轨迹相符。即M(x，y)已知，求四杆机构的尺寸。将四杆机构分为左、右侧，建立方程组：左侧：右侧：解此非线性方程组，可得四杆机构尺寸。此非线性方程组有九个独立的待定参数，最多能按九个预定点位进行精确设计，多于九个点时，只能近似求解。机械原理第8章平面连杆机构及其设计作业

8-148-168-23机械原理第8章平面连杆机构及其设计主要内容1．连杆机构：具有连杆的低副机构。连杆：不直接与机架相联的中间构件。2．平面四杆机构的基本型式：铰链四杆机构，它包含：曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构3．平面四杆机构的演化方法：（1）改变构件的形状和相对尺寸；（2）改变运动副的尺寸；（3）选不同的构件为机架；（4）运动副元素的逆换。机械原理第8章平面连杆机构及其设计4．平面四杆机构有曲柄的条件：（1）各杆长满足杆长条件：最短杆与最长杆的长度之和应小于或等于其余两杆长度之和；（2）最短杆为连架杆或机架。5．急回运动及行程速度变化系数：（1）

急回运动：当连机构的主动件为等速回转时，从动件空回行程的平均速度v2大于从动件工作行程的平均速度v1，这种运动性质称谓急回运动。急回运动的程度用行程速度变化系数K来衡量。（2）

行程速度变化系数：是从动件空回行程的平均速度v2与从动件工作行程的平均速度v1的比值。机械原理第8章平面连杆机构及其设计(3)极位夹角：当机构从动件处于两极限位置时，主动件曲柄在相应两位置所夹的角。(4)判断机构是否有急回运动：根据机构是否有极位夹角，若极位夹角不等于零，表明机构有急回运动，且角愈大，机构的急回运动愈显著。机械原理第8章平面连杆机构及其设计6．

机构的传动角与死点：（1）

压力角：在不计摩擦时，主动件通过连杆作用于从动件上的力P的作用线与其作用点速度方向所夹的锐角，称谓机构在此位置的压力角。（2）

传动角：机构压力角的余角，称谓机构在此位置的传动角。传动角常用来衡量机构的传动性能：机构传动角愈大，压力角愈小，力P的有效分力Pt愈大，机构的传动效率愈高。多数机构运动中传动角是变化的，为了使机构传动质量良好，一般规定机构的最小传动角（3）

当机构以曲柄为主动件时，机构的最小传动角出现曲柄与机架共线的两位置之一。

(4)死点：当机构出现传动角时，主动件通过连杆作用于从动件上的力P恰好通过其回转中心，而不能使从动件转动，出现顶死现象。机构的这种位置称谓死点。机构必须克服死点才能正常运转。克服死点可借助构件惯性或采取相同机构错位排列的方法。工程上也常利用死点来工作。机械原理第8章平面连杆机构及其设计7．运动连续性：是指机构在运动过程中能否连续实现给定的各个位置。机构有错位不连续和错序不连续问题。在设计新机构时，应检验机构是否有运动不连续问题。8．平面四杆机构的设计：（1）连杆机构设计的基本问题:

实现预定的运动规律要求----函数综合问题实现预定的连杆位置要求----刚体导引问题实现预定的轨迹要求--------轨迹综合问题(2)

连杆机构设计的基本方法:

图解法解析法实验法

机械原理第8章平面连杆机构及其设计(3)

用图解法设计连杆机构:1)按连杆预定位置设计四杆机构假设活动铰链已知,求固定铰链(已知两个、三个位置)；假设固定铰链已知,求活动铰链(已知两个、三个位置)。

2)按两连架杆预定位置设计四杆机构（已知两组、三组、四组位置）

3)按给定的行程速比系数设计四杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构