湖理工机械设计基础课件02平面连杆

第二章平面连杆机构§2-0概述平面连杆机构是许多构件用低副（回转副和移动副）连接组成的平面机构。最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称平面四杆机构。它是组成多杆机构的基础。

§2-1铰链四杆机构的基本型式和特性一、铰链四杆机构的基本型式1。铰链四杆机构：全部用回转副组成的平面由杆机构，如图2-1示。

机架，连架杆，连杆，曲柄，摇杆。2。铰链四杆机构的基本型式（1）曲柄摇杆机构：两连架杆，一为曲柄，另一为曲柄摇杆。（2）双曲柄机构：两连架杆均为曲柄。（3）双摇杆机构：两连架杆均为摇杆。图2-1曲柄摇杆机构的特性1。曲柄摇杆机构的构成2。曲柄摇杆机构的特性曲柄摇杆机构的一些主要特性：如图示2-4图2-4返回

ABCDB1B2C1C2

123图2-4曲柄摇杆机构的急回特性4返回1上页返回下1返回下2行程速比系数K（2）死点位置对于图2-4所示的曲柄摇杆机构，当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时，连杆2与曲柄1共线。这时连杆加给曲柄的力将通过铰链中心A，此力对A点不产生力矩，因此不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。图2-52-6

返回压力角

－作用在从动件上的驱动力P与该力作用点绝对速度Vc之间的夹角。传动角

－连杆与从动摇杆之间所夹的角。ABCDB‘’B'C‘’1l12l23l34

C'

Pn

PPtVc图２－７连杆机构的压力角和传动角l4二、双曲柄机构1。双曲柄机构的形成：两连架杆均为曲柄。2。平行四边形机构（平行双曲柄机构）

图２－９a)AB1C1D所示。三、双摇杆机构1。双摇杆机构的构成：两连架杆均为摇杆。2。等腰梯形机构

图２－１１，图２－１２示。返回§2-2铰链四杆机构的曲柄存在条件铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构各杆的相对长度和机架的选择。ABCDB'C‘’1l12l23l34

C'B''

图2-13曲柄存在条件分析一、曲柄存在条件1。曲柄是最短杆。2。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、不同类型的铰链四杆机构的形成条件1。曲柄摇杆机构（1）最短杆为曲柄（2）取最短杆相邻的构件为机架2。双曲柄机构取最短杆为机架3。双摇杆机构取最短杆的对边(杆3）为机架，或者

最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和。两连架杆2和4都不能作整周回转。总结论：

由上述分析可知，最短杆和最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和是铰链四杆机构存在曲柄的必要条件。满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个曲柄或没有曲柄，还需要根据取何杆为机架来判断。§2－3铰链四杆机构的演化通过用移动副取代回转副、变更杆件长度、变更机架和扩大回转副等途径，还可以得到铰链四杆机构其它深化形式。一、曲柄滑块机构

如图２－１５曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构下一页图2-14返回ＡＢＣＤ４３１２A)BAC1234

DABC12344B)C)mmABC12344D)me图2-15曲柄滑块机构返回ABC·123ABC·123ABC·123ABC·123A4PC321

=90°图2-16曲柄滑块机构的演化图2-17摆动导杆机构下一页A）B）C）D）二、导杆机构

转动导杆机构导杆机构

(L1<L2)

摆动导杆机构

(L1>L2)图2-16,B,图2-17三、摇块机构和定块机构四、双滑块机构五、偏心轮机构图2-24图2-16，C,D图2-20至图2-22除上述以外，生产中常用的某些多杆机构，也可以看成是由若干四杆机构组合扩展形成的。图2-25，手动冲床；图2-26筛料机构下一页图2-18，2-19图2-23返回返回返回HACD123Htg

图2-20正切机构l1sin

AB442

1图2-21正切机构图2-22a)返回ABC图2-24偏心轮机构A)b)C)d)返回§2－4平面四杆机构的设计

平面四杆机构设计的任务根据给定的运动条件，确定机构运动

简图的尺寸参数。

平面四杆机构设计的类型（1）按给定从动件的运动规律设计四杆机构（2）

按给定轨迹设计四杆机构

平面四杆机构的设计方法1。解析法2。几何作图法3。实验法一、按给定的行程速比系数设计四杆机构1。曲柄摇杆机构已知：摇杆长度L3、摆角、行程速比K设计的实质是确定铰链中心A点的位置，定出其它三杆的尺寸l1、l2、l4。已知行程速比K可求得极位夹角

。图2-4

l3D设计步骤：（1）由给定的行程速比系数K，求出极位夹角

（2）如图2-27示，任选固定中心D的位置，做两个极限位置C1D和C2D。图2-4C1C2图2-27（3）连接C1和C2，并作C1M垂直于C1C2M

(4)作

C1C2N=90

-

，

C1PC2=

N90

-

（5）作

PC1C2外接圆，圆上任取一点A作为铰链固定中心。

C1AC2=

C1PC2=

A

（6）极限位置曲柄与连杆共线。AC1=l2－l1,AC2=l2+l1,,求得：B1C1=B2C2=l2,AD=l4PB1B22。导杆机构已知：机架长度L4、行程速比系数K图2-28按K值设计导杆机构设计步骤：（1）求极位角

=（2）任选固定铰链中心C，以夹角

作出导杆两极限位置Cm和Cn。C

mn(3)作摆角

的平分线AC，并在线上取AC=l4，得固定铰链中心A的位置。Al4(4)过A点作导杆极限位置的垂线AB1（或AB2），得l1=AB1.。B1B2

/2

/2

l1l1二、按给定连杆位置设计四杆机构图2-29，铸工车间翻台振实式造型机的翻转机构。它利用一个铰链四杆机构来实现翻台的两个工作位置。设计步骤：(1)根据给定条件，绘出连杆3的两个位置B1C1和B2C2。B1C1C2B2（2）连接B1和B2，C1和C2；并作B1B2和C1C2的垂直平分线b12和c12;b12C12(3)由于A和D两点可在b12和c12两直线上任意选取，故有无穷多解。实际设计中，考虑其它因素，如最小传动角，各杆尺寸所允许的范围等等。本机构要求A、D在同一水平线上，且AD=BC。可唯一确定A、D位置。图2-29造型机翻转机构给定连杆三个位置，要求设计四杆机构，其设计过程与上述基本相同。如图2-30示，由于B1、B2、B3三点位于以A为圆心的同一圆弧上，故运用已知三点求圆心的方法。作B1B2和B2B3的垂直平分线，其交点为固定铰链中心A。同理，作C1C2和C2C3的垂直平分线，其交点为固定铰链中心D。图2-30给定连杆三个位置的设计B1B2B3C1C2C3A三、按照给定两连架杆对应位置设计四杆机构图2-31机构封闭多边形xyABcD

图2-31示，铰链四杆机构中，已知连架杆AB和CD的三对对应位置

1、

1；

2、

2；

3、

3，要求确定各杆的长度l1、l2、l3、l4现以解析法求解。此机构各杆长度比例不变，各杆转角间关系不变，只需确定各杆相对长度。该机构的四个杆组成封闭多边形。由方程组解出三个未知数P0、P1和P2，将它们代入上式求得l2、l3、l4。若给定连架杆的位置超过三对，则不可能有精确解，只能用优化或试凑方法求解。几何实验法如图2-32示。AD图2-32给定连架杆四对位置

12

23

34

45

12

23

34

45图2-33几何实验法设计四杆机构四、按照给定的运动轨迹设计四杆机构1。连杆曲线图2-34示2。运用连杆曲线图谱设计四杆机构图2-35返回运用图