《机械基础》课件-第四章 平面连杆机构

机械基础第四章平面连杆机构第一节平面连杆机构的概述01

02

03

04

05平面连杆机构铰链四杆机构四杆机构铰链四杆机构

铰链四杆机构概述的基本类型

的演化的急回特性的力学分析和死点位置PARTT¹1PARTT22PARTT3PARTT4PARTT5学习内容PARTT011平面连杆机构

的概述Overview

of

planar

linkage

mechanism平面连杆机构的概述

平面连杆机构的概述·所有构件均在相互平行的平面内运动的连杆机构。平面连杆机构

平面连杆机构的概述·所有构件不全在相互平行的平面内运动的连杆机构。空间连杆机构PARTT022平面连杆机构

的定义Definitionofplanar

linkage

平面连杆机构的定义

平面连杆机构的定义平面连杆机构常以构件或杆件数目来命名四杆机构

多杆机构由四个构件通过低副相连构成的机构由五个或以上的杆件组成的机构是平面连杆机构中最常见的形式PARTT033平面连杆机构

的传动特点planar

linkage

mechanismsTransmission

characteristics

of

平面连杆机构的传动特点优点1

低副机构，运动副为面接触，压强小。利用低副完成构件之间的运动的，承载能力大，耐冲击。

平面连杆机构的传动特点优点2

结构简单，工作可靠，制造容易。运动副元素多为平面或圆柱面，

制造比较容易。优点3

可以实现不同的运动规律和特定轨迹要求。

平面连杆机构的传动特点步进输送机构搅

拌

机不宜用于高速；

衡，

不宜用于高速；2.副累积误差大，传动精度不高。平面连杆机构存在一定的缺点，适用范围受限

平面连杆机构的传动特点加构件和运动副机构复杂积累误差较大影响其传动精度

平面连杆机构的传动特点1.平面连杆机构惯性力不容易平衡而不适合于高速传动(高速时

易引起较大的振动和动载荷)缺点2.平面连杆机构的设计方法也较复杂，不易精确地满足各种运动规律和运动轨迹的要求。

机械基础第四章平面连杆机构第二节铰链四杆机构的基本类型

平面连杆机构的概述§12铵接四杆机构连杆2连架杆1机架4铰链四杆机构连架杆3动画讲解

平面连杆机构的概述连杆曲柄

连架杆能整周旋转的连架机架连架杆

摇杆只能绕运动副轴线摆动的连架杆固定构件两连架杆的是曲柄还是摇杆曲柄摇杆

机构§2.1曲柄摇杆的概念连

杆

2BA

连架杆

平面连杆机构的概述机

架

4动画讲解

模拟操作C连架杆3》两连架杆的是曲柄还是摇杆双曲柄机构曲柄机架4动画讲解

平面连杆机构的概述Sa1

双曲柄机构的微念铰接四连杆的两个连架杆均为曲柄曲

柄模拟操作连杆2连架杆1连架杆3

平面连杆机构的概述两连架杆的是曲柄还是摇杆双摇杆机构连架杆3为摇杆机

架

4动画讲解

模拟操作连杆2连架杆1为摇杆营41汉摇桥机构的概念铰接四连杆的两个连架杆均为摇杆平面连杆机构的概述

曲柄摇杆机构图2.1曲柄掘督购概念C连

杆

2将曲柄的连续转动转换为摇杆的往复摆动将摇杆的往复摆动转换

为曲柄的连续转动A

连架杆机

架

4动画讲解

模拟操作连架杆3B

曲柄摇杆机构图22雷达避机构

925维纫机连解肌构动画讲解

模拟操作平面连杆机构的概述雷达连杆机构

缝纫机连杆机构插入序号5、6还需

要找一个搅面机视频动画讲解模拟操作平面连杆机构的概述

双曲柄机构S81

双曲橱机鹑的概念铰接四连杆的两个连架杆均为曲柄两个连架杆都能做整周回转将主动曲柄等速回转转化

为从动曲柄变速回转连

杆

2连架杆1曲柄机

架

4动画讲解曲柄模拟操作连架杆3

平面连杆机构的概述

双曲柄机构主动曲柄匀速转动从动曲柄变速转动使筛子具有较大变化的加速度，产生较大冲击，使被筛的材料得到很好的筛分。动画讲解

模拟操作§32惯性筛机构的概念

平面连杆机构的概述

双曲柄机构正平行四边形并且同向的特性。

平面连杆机构的概述2

双曲柄机构AB=CD不平行且转向相反反平行四边形模拟操作动画讲解§44车门启闭机构平面连杆机构的概述

双摇杆机构§41

5双摇杆扭构的概念铰接四连杆的两个连架杆均为摇杆连架杆3为摇杆机

架

4动画讲解

模拟操作将主动摇杆的摆动转换为从动摇杆的摆动连杆2连架杆1为摇杆

平面连杆机构的概述413起重机机构双摇杆机构：

鹤式起重机动画讲解

模拟操作

平面连杆机构的概述842飞机超落架机构双摇杆机构：飞机起落架动画讲解

模拟操作

平面连杆机构的概述插入动画

机械基础第四章平面连杆机构第三节四杆机构的演化

平面连杆机构的概述通过改变铰链四杆机构的某些构件的形状、相对长度，或选择不同的构件

作为机架，常用的演化形式可分为以下三种基本形式：

平面连杆机构的概述

曲柄滑块结构国曲精扔验机病的演化摇

杆

长

→

∞摇什3

→

消块摇杆3

滑块转动副D→移动副当曲柄摇杆机构中的摇杆为无限长时，即为曲柄滑块机构。具有一个移动副和三个转动副。

平面连杆机构的概述e——

称为偏距e=0,

对心曲柄滑块机构e≠0,偏置曲柄滑块机构

平面连杆机构的概述对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构

平面连杆机构的概述曲柄摇杆机构曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构2对心曲柄滑块机构

平面连杆机构的概述曲柄滑块机构的应用

平面连杆机构的概述

平面连杆机构的概述冲压机曲柄滑块机构的应用曲柄很短，它的强度和刚度就太低转动副B

的尺寸扩大出柄AB演化成了二个几何中心B不与转动中心A重合的圆盘

平面连杆机构的概述

偏心轮机构我们把含有偏心轮的机构称为偏心轮机构

平面连杆机构的概述

偏心轮机构·

剪床·

冲床·

颚式破碎机·

内燃机轴径的强度和刚度大轴径的强度和刚度大机构结构简单应

用

范

围

平面连杆机构的概述3

曲柄滑块机构34曲柄滑块机构的原连架杆2

为机架而得到的，原连杆3

为主动件。若|3<12,

导杆1作往

复摆动，称

为摆动导杆机构。

平面连杆机构的概述3

曲柄滑块机构▲若I3≥12,导杆1作整周运动，称为转动导杆机构。导杆机构具有很好的传力性能，常用于插床、牛头刨床

平面连杆机构的概述

平面连杆机构的概述

平面连杆机构的概述自卸汽车卸料机构车厢斗1绕回转中心B

倾转，当到一定的角度时物料自动卸下摇块3里面的压力油推动活塞杆2运动取曲柄滑块机构中的

原滑块4为机架而得到的是定块机构原曲柄2转动时，导杆1可在固定滑块4中往复移动该机构称为移动导杆机构(定块机构)实例：抽水唧筒

平面连杆机构的概述移动导杆机构的应用—手动抽水机构

机械基础第四章平面连杆机构第四节铰链四杆机构曲柄存在的条件若AB

要成为曲柄，A点为转动副，AB

杆运动到与机架重合的两个位

置，构成两个三角形。

构件和零件的区别及联系BC长度为bAD长度为dAB长度为aCD长度为c

构件和零件的区别及联系AB→AB′△BCD根据三角形两边之和大于第三边的边长定理，得到第一个式子：a+d<

b+cB'

构件和零件的区别及联系AB→AB′

△BCD三角形任意两边长之和大于第三边定理b<_(d-a)+C

a+b<_d+c

构件和零件的区别及联系列一个三边关系的不等式：C<_(d-a)+b变换a+C<_d+b

构件和零件的区别及联系a+d<_b+ca+b<_d+ca+C<_d+b将式(1)、(2)、(3)两两相加，可得a<d,a<_b,a<_C国

@

构件和零件的区别及联系杆长条件最短杆与最长杆长度之和小于或等于

其余两杆长度之和a+d<

b+ca+b<

d+ca+C<_d+b三

式

成

立设a<d,

同理可得出d+a<_b+c-(1)

d+b<_c+a-(2)d+c<_a+b-(3)

构件和零件的区别及联系将式(1)、(2)、(3)两两相加，可得d<a,d<

b,d<

c

构件和零件的区别及联系此时最短杆为机架，同样也需要满足杆长条件1.最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；lmax+lmin≤I+T2.连架杆或机架为最短杆。23

构件和零件的区别及联系

构件和零件的区别及联系满足杆长之和条件1

最短杆为机架-----双曲柄机构；2

最短杆的相邻杆为机架-----曲柄摇杆机构；3

最短杆的相对杆为机架----双摇杆机构.不满足杆长之和条件1

无论以哪个杆作机架，均为双摇杆机构类型的判别饺链四杆机构

构件和零件的区别及联系曲柄摇杆机构双摇杆机构10+25>15+15满足杆长之和条件

且最短杆为连架杆10+25>15+15不满足杆长之和条件

机械基础第四章平面连杆机构第五节铰链四杆机构的急回特性

平面连杆机构的概述牛头刨床工作视频曲柄摇杆机构的运动动画

平面连杆机构的概述1.分析·

当曲柄AB为主动件时，在其运动一周中，有两次与连杆共线。AB1C1

和AB2C2

的位置摇杆CD:C1D

和C2D摇杆的两个极限位置行程2行程1D⑨1B₁wpθB₂BC₂当曲柄摇杆机构处于两个极限位置时当曲柄与连杆两次共线位置之间的

夹角，用字母θ表示。摇杆在两个极限位置的夹角，用字母ψ表示。

平面连杆机构的概述

概念曲柄摇杆机构极位极位

夹角摆角B₁行程1:

°

;

，1转;耗时为AB2

时0到180针转是φ顺过的角度曲柄由AB1

平面连杆机构的概述此时摇杆由C1D摆动到C2D,摆角为摇杆的平均速度CDB@,θB₂分析：曲柄运转一周

平面连杆机构的概述此时摇杆由C2D摆动到C1D,摆角为ψ,摇杆的平均速度行程2:曲柄由AB2顺时针转动到AB1时，转

过的角度是₁=180°-

θ

;

耗

时

为

2CDB@,θB₂分析：曲柄运转一周B₁平面连杆机构的概述曲柄转速曲柄转角时间C点的平均速度工作行程

C₁~C₂Φ₁=1800+θt=中₁/wV₁=C₁C₂/t₁空回行程

C₂~C₁φ₂=180-0t中₂/wV₂=C₁C₂/t₂结果比较Φ中2t₁

>t2V₁

<v₂

平面连杆机构的概述01

平面连杆机构的概述摇杆的摆角ψ是不会改变的，且t1>t2V₁=C₁C₂/t1<V₂=C₁C₂/t2

摇杆返回速度较快

急回特性φ1>φ2

且曲柄匀速旋转

平面连杆机构的概述动件作往复运动的平面连杆机构中急回特性空回行程(快

行程)的平均

速度从动件工作行程(慢行程)的平均速度称该机构具有急回特性刀具返回的行程切制工件的行程

平面连杆机构的概述3急回特性系数假想地将θ角设为0度

则T1=T2,V1=V2极位夹角为0时，机构具没有急回特性为能定量描述急回运动，将回程平均速度V2与工作行程平均速

度V1之比定义为行程速度变化系数即急回特性系数，用K来表示。1、只要极位

夹角θ≠0就有

K>1,

机

构就具有急回

特性

。2、而且0越

大

，K值越

大，机构的急回性质越明

显

。当曲柄摇杆机构具备了急回运动特性后，

就可以利用急回运动

特性来缩短机械空回

行程的时间，提高机

械的工作效率。急回特性的意义

平面连杆机构的概述

平面连杆机构的概述

判断图示机构有无急回特性?θ=0,K=1无急回特性

平面连杆机构的概述

判断图示机构有无急回特性?判断图示机构有无急回特性?63牛头创康动画演示

返

回

平面连杆机构的概述θ≠0有急回特性运行停

止

机械基础第四章铰链四杆机构的急回特性第六节铰链四杆机构的力学分析BqのACD杆的运动是绕着固定点D

做

往复摆动,

C

点

做圆周

运动。C

点的速度方向为垂直于其回转半径CD的直线。BC

杆为二力杆，BC

杆的受力方向为沿BC

杆的延长线。②也是CD

杆在C点的受力方向。曲柄AB为主动件，摇杆CD为从动件③压力角的余角即连杆与从动件间所夹的锐角称为传动角，用字母γ表示。从动件在C

点的受力方向和速度方向之间所夹的锐角称为压力角，用α

表

示

。曲柄AB为主动件，摇杆CD为从动件Fn=FsinαF₁=Fcosa传动角压力角曲柄AB为主动件，摇杆CD为从动件FFnαF

V压力角越小机构的有效分力就越大。衡量机构传力

传动角越大，传有害分力越小，

机构的传力效果愈好。力角越小，Ft

CD运动的力越大对机构的

运动越有效有效分力沿着径向Fn方向越大，对机构的压力越大，运动越受阻有害分力Fn=FsinaF₁=Fcosa推动从动件Fnα压力角的余角即连杆与从动件

间所夹的锐角(传动角)压力角越大

传动角越小有效分力越小有害分力越大运动困难卡死现象FF

V检验传力性能Fnα压力角的余角即连杆与从动件

间所夹的锐角(传动角)最小传动角

的位置传力效果最差的位置检验其传力性能的关键位置FF

V检验传力性能一般机械：[y]=40°~50°功率大的机械：[y]≥50°保证传动性能FJa3最小传动角应不小于机构的许用传动角(Ymin≥[Y])我们必须确定机构出现最小传动角的位置F曲柄摇杆机构rmin位置最小传动角发生在曲柄与机架共线位置AB1D要使传动角r最小，就得让δ角最小，就得使对边BD的长度f最小曲柄摇杆机构rmin位

置

曲

柄

摇

杆

机

构rmin位

置α

2δ曲柄与机架拉直共线B2AD时，BD

长度是最长的δ角最大，传动角r

可能最小当δ为钝角时Y=180°-5传动角最小则δ角应最大BF3曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件时，其最小传动角发生在曲柄与机架两次共线位置之一。

曲柄摇杆机构rmin位置曲柄是主动件，带动滑块往复移动BC

杆为二力杆，曲柄通过BC

杆作用在滑块上的力是沿BC

杆的连线，滑块做往复运动，其受力点C的速度方向平行于导路，沿水平方向，从动件滑块受力方向和速度方向所夹的锐角是压力角。其余角为从动件，根据对顶角相等，连杆BC与滑块导路方向的夹角为压力角。要想使传动角最小，压力角应为最大，

即B

点到滑块运动导路的垂直距离最大构rmin位

置CC₁α3

α

max当曲柄运要雄楚架再应角最大，传动最尔。曲

柄

滑

块

机B西AB₁00W₁-4Vc

因此曲柄滑块机构中，曲柄为主动件，当曲柄处于与机架垂直的位置之一时，出现

最小传动角。D

O0曲柄滑块机构rmin位

置曲柄通过滑块传递给导杆的力F就只有正压力，其方向是垂直于导杆的导杆的运动是绕着C点做摆动，因为做圆周运动的构件速度方向与回转

半径是垂直的，也就是其上任意一

点的速度方向均与导杆垂直，在任何时候从动件受力点的受力方向与

该点速度方向始终一致α=0

γ=90°B3摆动导杆机构rmin位置3在摆动导杆机构中，曲柄为主动件，传动角始终为90°,具有很好的传力性能

摆动导杆机构rmin位

置