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1、22 铰链四杆机构有整转副的条件,23 平面四杆机构的演化,24 平面四杆机构的设计,第2章 平面连杆机构,21 铰链四杆机构的基本型式和特性,飞剪,二、应用实例：,平面连杆机构,一、连杆机构,由若干构件用低副（转动副、移动副）联接而成的机构，也称为低副机构。,契贝谢夫四足步行机,利用连杆曲线特性，当一对角足处在曲线的直线段时则着地并静止不动，而另一对角足则处在曲线段作迈足运动。,平面连杆机构,三、平面连杆机构的特点：,运动副为面接触、承载大、不易磨损，寿命长； 接触面为圆柱面或平面，易加工，容易获得较高的制造精 度，加工成本低； 能实现较复杂的运动及较大的行程； 构件间的接触靠几何封闭，不需
2、弹簧等附件。,较难准确实现预定的连续的运动规律，设计方法复杂； 惯性力难以平衡； 运动副有间隙，磨损后间隙难以补偿。,平面连杆机构,机架-作为参考坐标系的构件；,连架杆-与机架相连的杆；,曲柄：能作360转动,摇杆：在360范围内摆动。,21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,机架-作为参考坐标系的构件；,连架杆-与机架相连的杆；,曲柄：能作360转动,摇杆：在360范围内摆动。,连杆-作平面运动的构件。 （连接两个连架杆）,铰链四杆机构的三种型式：,曲柄摇杆机构,一、铰链四杆机构的基本型式,21铰链四杆机构的基本型式和特性,机架-作为参考坐标系的构件；,连架杆-与机架相
3、连的杆；,曲柄：能作360转动,摇杆：在360范围内摆动。,连杆-作平面运动的构件。 （连接两个连架杆）,双曲柄机构,双摇杆机构,一、铰链四杆机构的基本型式,铰链四杆机构的三种型式：,曲柄摇杆机构,21铰链四杆机构的基本型式和特性,曲柄摇杆机构的应用,雷达天线俯仰机构,21铰链四杆机构的基本型式和演化,二、铰链四杆机构的应用,缝纫机踏板机构,曲柄摇杆机构的应用,21铰链四杆机构的基本型式和演化,缝纫机踏板机构,曲柄摇杆机构的应用,21铰链四杆机构的基本型式和演化,抓片机构,曲柄摇杆机构的应用,21铰链四杆机构的基本型式和演化,旋转式叶片泵,双曲柄机构的应用,21铰链四杆机构的基本型式和演化,惯
4、性筛,双曲柄机构的应用,21铰链四杆机构的基本型式和演化,火车轮,双曲柄机构特例1：平行四边形机构,特征：两曲柄同向同速转动,升降平台,天平,两连架杆等长且平行，连杆作平动,21铰链四杆机构的基本型式和演化,播种机料斗机构,双曲柄机构特例1：平行四边形机构,21铰链四杆机构的基本型式和演化,绘图仪,双曲柄机构特例1：平行四边形机构,21铰链四杆机构的基本型式和演化,平行四边形机构在共线位置出现运动不确定。,动画演示,21铰链四杆机构的基本型式和演化,双曲柄机构特例2：反向平行四边形机构,车门开闭机构,21铰链四杆机构的基本型式和演化,鹤式起重机,21铰链四杆机构的基本型式和演化,双摇杆机构的应
5、用,电扇摇头机构,双摇杆机构的应用,21铰链四杆机构的基本型式和演化,汽车转向机构,双摇杆机构特例：等腰梯形机构-两摇杆长度相等。,21铰链四杆机构的基本型式和演化,1、改变构件的形状和相对尺寸-转动副变为移动副,偏心曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,曲柄摇杆机构,曲柄弧形滑块机构,双滑块机构,=l sin ,三、平面四杆机构的演化型式,动画演示,21铰链四杆机构的基本型式和演化,2、机架置换（选取不同的构件为机架）,AB为曲柄，CD为摇杆,曲柄摇杆机构,21铰链四杆机构的基本型式和演化,2、机架置换（选取不同的构件为机架）,AB为曲柄，CD为摇杆,A、B-周转副（整转副）,C、D-摆转副,曲柄
6、摇杆机构,21铰链四杆机构的基本型式和演化,2、机架置换（选取不同的构件为机架）,AB为曲柄，CD为摇杆,A、B-周转副（整转副）,C、D-摆转副,双曲柄机构,曲柄摇杆机构,双摇杆机构,曲柄摇杆机构,21铰链四杆机构的基本型式和演化,曲柄滑块机构,导杆机构,转动导杆机构,摆动导杆机构,定块机构,摇块机构,21铰链四杆机构的基本型式和演化,摆动导杆机构,转动导杆机构,21铰链四杆机构的基本型式和演化,牛头刨床,小型刨床,导杆机构的应用,21铰链四杆机构的基本型式和演化,摇块机构的应用,21铰链四杆机构的基本型式和演化,手摇唧筒,定块机构的应用,21铰链四杆机构的基本型式和演化,双移动副四杆机构,
7、双转块机构,双滑块机构,正弦机构,21铰链四杆机构的基本型式和演化,双转块机构的应用,21铰链四杆机构的基本型式和演化,双转块机构的应用,21铰链四杆机构的基本型式和演化,双滑块机构的应用,21铰链四杆机构的基本型式和演化,偏心轮机构,三、转动副扩大,21铰链四杆机构的基本型式和演化,偏心轮机构,三、转动副扩大,21铰链四杆机构的基本型式和演化,22 铰链四杆机构有整转副的条件,运动副A成为周转副的条件：,若A为周转副，则B绕A可到达任意位置，不应出现B、C、D三点共线的情况，此时，机构不能转动。,一、铰链四杆机构,由BCD可得：,由BCD可得：,+,同理，可得：,运动副A成为周转副的条件：,
8、22 铰链四杆机构有整转副的条件,一、铰链四杆机构,运动副A成为周转副的条件为：,最短杆与最长杆的长度和小于等于其余两杆长度和杆长条件； 组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。,同理，运动副B所铰接的两个构件有一个为最短构件，且满足杆长条件，B也为周转副。,推论：四杆机构满足杆长条件时，其最短杆两端均为周转副。,22 铰链四杆机构有整转副的条件,链铰四杆机构曲柄存在条件为：, lmin+lmax l余1+l余2；, 最短杆为机架或连架杆。,讨论,N，无整转副,Y，存在整转副,22 铰链四杆机构有整转副的条件,若为平行四边形机构，则不论取哪个构件为机架，均为双曲柄机构。,22 铰链四杆机构有整转
9、副的条件,二、导杆机构,若A、 D整周转动，应满足：,22 铰链四杆机构有整转副的条件,一、急回特性和行程速比系数,当主动曲柄等速转动时，作往复运动的从动件，在工作行程有较慢的平均速度，而在回程有较快的平均速度。,23 平面四杆机构的特性,曲柄摇杆机构 1=C，当曲柄转动一周，曲柄与连杆共线两次，摇杆处于两极限位置。,一、急回特性和行程速比系数,23 平面四杆机构的特性,摇杆处于极限位置时曲柄之间所夹锐角。,曲柄摇杆机构 1=C，当曲柄转动一周，曲柄与连杆共线两次，摇杆处于两极限位置。,定义：,行程速比系数 K,23 平面四杆机构的特性,极位夹角 ,一般为锐角，,原动件等速整周转动； 输出构件
10、往复运动； 0。,讨论,=0,机构输出构件具有急回特性的条件：,23 平面四杆机构的特性,偏置曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,曲柄滑块机构,工作行程,23 平面四杆机构的特性,摆动导杆机构, = , 0 K1,23 平面四杆机构的特性,1)压力角：不计摩擦时，从动件受力方向与受力点绝对速度方向之间所夹锐角。,-径向分力，Fn，运动副摩擦,-切向分力，有效分力，推动CD杆转动。,在机构运动过程中是变化的。,2)传动角：受力与受力点绝对速度垂直之间所夹锐角。,设计时应满足：,三、四杆机构的压力角和传动角,23 平面四杆机构的特性,的位置：,令连杆与摇杆的夹角为，如图：,若,若,23 平面四杆机构的
11、特性,摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有：,此时机构不能运动，称此位置为：,定义：,“死点”,克服的方法：,安装飞轮，利用惯性克服死点（例如：内燃机、缝纫机） 多个机构错位排列（例如：火车车轮）,12,四、死点位置,23 平面四杆机构的特性,动画演示,火车,23 平面四杆机构的特性,飞机起落架,(3)死点的利用：例如：飞机起落架、夹具等。,23 平面四杆机构的特性,夹具,23 平面四杆机构的特性,一、连杆机构设计的基本问题,机构选型根据给定的运动要求选择机构的类型；,尺度综合确定各构件的尺度参数(长度尺寸)。,同时要满足其他辅助条件：,a)结构条件（如要求有曲柄、杆长比恰当、运动副结构合
12、理等）;,b)动力条件（如min）;,c)运动连续性条件等。,24 平面四杆机构的设计,1、设计的内容：,24 平面四杆机构的设计,2、设计问题的类型：,实现预定的运动规律,要求两连架杆的转角满足函数 y=logx,24 平面四杆机构的设计,要求满足连杆的预定位置,如：造型机翻转机构,24 平面四杆机构的设计,搅拌机,要求连杆上E点的轨迹为一条卵形曲线,实现预定的运动轨迹,24 平面四杆机构的设计,钢材输送机,E,二、按给定的行程速比系数K设计,1、曲柄摇杆机构,计算,已知：摇杆CD长，摆角及K,任取一点D，作摇杆CD的两极限位置，夹角为 ；,作C2PC1C2，,作P C1C2的外接圆，,步骤
13、：,24 平面四杆机构的设计,分析：,K，,关键是求满足角的A点,作C1P使,则A点必在此圆上。,13,有无穷多解,注意:,A点不能选在FG劣弧段上,否则机构将不满足运动连续性条件。,E,选定A，设曲柄为l1，连杆为l2，则:,或作图： 以A为圆心，AC2为半径作弧交AC1于E，得：,24 平面四杆机构的设计,B1,13,l1=EC1/ 2 l2 = AC1EC1/ 2,一、按给定的行程速比系数K设计,1、曲柄摇杆机构,已知：摇杆CD长，摆角及K,步骤：,分析：,K，,关键是求满足角的A点,24 平面四杆机构的设计,13,作求A的辅助圆，有无穷多解。,B1,B2,已知机架的长度l4,要求min
14、,min,A点选在C1G、 C2F两弧段上，则当A向G(F)靠近时，机构的最小传动角将随之减小而趋向零，故A应适当远离G(F)点较为有利。,利用其他辅助条件确定A，得到其中一解，例：,检验条件（校核条件）,分隔17,一、按给定的行程速比系数K设计,1、曲柄摇杆机构,已知：摇杆CD长，摆角及K,步骤：,分析：,K，,关键是求满足角的A点,2、曲柄滑块机构,已知：K，滑块行程H，偏距e。,计算:,作C2 C1 H,作射线C2O 使C1C2O=90,以O为圆心，C1O为半径作圆。,以A为圆心，AC2为半径作弧交于E,得：,作射线C1O使C2C1 O=90。,作偏距线e，交圆弧于A，即为所求。,步骤：,24 平面四杆机构的设计,分析：,K，,关键是求满足角的A点,3、导杆机构,分析：由于与导杆摆角相等，设计此 机构时，仅需要确定曲柄a。, 计算, 任选D作mDn，, 取A点，使得AD=l4，则 : l1=l4sin(/2)。,作角平分线；,已知：机架长度d，K，设计此机构。,步骤：,24 平面四杆机构的设计,若已知曲柄l1，则作mD的垂线AB=l1 ， 则 : l4= l1/sin(/2)。,B,l1,24 平面四杆机构的设计,二、按给定连杆位置设计四杆机构,已知活动铰链中心的位置 (由B、C（动点）求A、D（定点）,分析：,A点是Bi点的轨迹中心,D点是Ci点的
