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1、与动力 源组合,机器的组成,(从运动观点看)由构件组成 (从制造观点看)由零件组成,机械,构件,零件,零件,构件,机构,机器,静联接,动联接,(运动副),机械设计基础 平面连杆机构,一、构件,构件：作为一个整体参与机构运动的刚性单元体。 机架、原动构件、从动构件 零件：单独加工的制造单元体。 通用零件、专用零件,原动件,机架,机械设计基础 平面连杆机构,构件可以由一个零件组成 也可以由几个零件组成,2-1 运动副,二、运动副,运动副: 两个或两个以上的构件直接接触而形成的可动联接。 运动副元素：构成运动副时直接接触的点、线、面部分 接触形式: 点、线、面,机械设计基础 平面连杆机构,51 铰链
2、四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,牛头刨床横向进给机构，就是采用了曲柄摇杆机构。,运动副分类 按接触形式分类：,接触形式: 点、线、面 低副：面接触 高副：点、线接触,平面低副 空间低副,高副,高副,空间低副,平面低副,平面低副,机械设计基础 平面连杆机构,按相对运动分类：,运动副的性质（即运动副引入的约束）确定了两构件的相对运动。 按相对运动分类： 转动副：相对转动 回转副、铰链 移动副：相对移动 螺旋副：螺旋运动 球面副：球面运动,机械设计基础 平面连杆机构,平面副,低副：转动副、移动副(面接触),高副：齿轮副、凸轮副(点、线接触),机械设计基础 平面
3、连杆机构,空间副,高副：点、线接触,球面副,螺旋副,了解,机械设计基础 平面连杆机构,机构是由构件通过运动副连接而成的 原动件：按给定运动规律独立运动的构件 从动件：其余的活动构件 机 架：固定不动的构件,机构,三、机构,机械设计基础 平面连杆机构,机构的组成： 机构,机架,原动件,从动件,常见运动副符号的表示: 国标GB446084,机械设计基础 平面连杆机构,2 构件的表示方法,杆、轴类构件 机架 同一构件 两副构件 三副构件,机械设计基础 平面连杆机构,3 运动副的表示方法,转动副 移动副 高副（齿轮副、凸轮副）,机械设计基础 平面连杆机构,常用机构运动简图符号,机械设计基础 平面连杆机
4、构,机械设计基础 平面连杆机构,机构运动简图应满足的条件： 1.构件数目与实际相同,2.运动副的性质、数目与实际相符,3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。,机械设计基础 平面连杆机构,连杆,连架杆,连架杆,机架,曲柄,摇杆(摆杆),(整转),(摆转),机架、连杆、连架杆,()铰链四杆机构 p.20,机架参考系（固定件） 连架杆与机架相联 连杆不与机架相联,曲柄：可回转360的连架杆 摇杆：摆角小于360的连架杆 滑块：作往复移动的连架杆,全由转动副相联的平面四杆机构,1)低副，成本低，精度高； 2)面接触,利于润滑及减少磨损,传载大,可靠性高。,1.特点:,1）实现已知运动
5、规律 2）实现给定点的运动轨迹,不能精确实现任意运动规律。,缺点:,2.应用:,优点:,平面连杆机构平面机构+低副联接 (转动、移动副) 最常用平面四杆机构（ 四个构件四根杆),第一节 四杆机构的类型和应用,一、基本型式：铰链四杆机构 组成：机架+连架杆+连杆 曲柄：crank 摇杆：rocker 连杆：connecting rod，coupler 分类： 曲柄摇杆机构：crank-rocker mechanism 双曲柄机构：double crank mechanism 双摇杆机构：double rocker mechanism,概念：若干刚性构件通过低副联接而成的机构，称为连杆机构。低副机
6、构,空间连杆机构,平面连杆机构,优点： 低副：承载能力大，容易制造、接触面间压强小、润滑条件好 能够实现的运动规律和运动轨迹多样,缺点： 运动链长，累计误差大，效率降低 存在连杆，惯性力不好平衡，不适合于高速机械,一.铰链四杆机构基本类型 （按连架杆类型）,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,铰链四杆机构按其连架杆是否为曲柄，可以分为三种基本类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。,1曲柄摇杆机构,具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构。,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,曲柄摇杆机构应用实例。,剪
7、板机,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,曲柄摇杆机构应用实例。,颚式破碎机,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,曲柄摇杆机构应用实例。,搅拌机,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,曲柄摇杆机构应用实例。,雷达俯仰角度的摆动装置,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,在曲柄摇杆机构中，当取摇杆为主动件时，可以使摇杆的往复摆动转换或从动件曲柄的整周回转运动。,4.4 四杆机构的基本形式及其演化,曲柄摇杆机构应用实例,
8、缝纫机脚踏板机构,4.4 四杆机构的基本形式及其演化,曲柄摇杆机构应用实例,跑步机,2 . 双曲柄机构(动画) ： 连架杆均为曲柄 主动曲柄: 匀速转动 从动曲柄: 变速转动,例: 惯性筛中的铰链四杆机构从动曲柄4变速转动 使筛子6产生加速度 使不同材料因惯性不同而筛分,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,2双曲柄机构,具有两个曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,双曲柄机构在惯性筛中的应用。,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆
9、机构,插床的主运动机构就是双曲柄机构。,2 . 双曲柄机构： 特例：平行四边形机构,特点： 机构中相对的两杆平行且相等，两曲柄同向、同角速度回转，连杆平动。一周过两次转折点。,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,连杆与机架的长度相等，两个曲柄长度相等且转向相同的双曲柄机构，称为平行四边形机构。平行四边形机构也称平行双曲柄机构。,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,曲柄长度相等但转向不同的双曲柄机构，称为反向平行双曲柄机构。,平行四边形机构的运动特点是：两曲柄的回转方向相同，角速度相等。反向平行双曲柄机构
10、的运动特点是：两曲柄的回转方向相反，角速度不等。,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,机车车轮联动装置利用了平行四边形机构的两曲柄回转方向相同、角速度相等的特点，使从动车轮与主动车轮具有完全相同的运动，为了阻止这种机构在运动过程中变成反向平行双曲柄机构，增设了一个辅助构件（曲柄EF）。,过转折点常用方法,（1）在机构中安装一个大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点； （2）利用多组机构来消除运动不确定现象。,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,两组车轮采用错列装置防止从动曲柄运动的不确定现象的示例，利用左右
11、两组车轮的曲柄相错90的方法，保证了车轮的正常回转。,补充知识：反平行四边形机构,定义：相对两杆长度相等，但彼此不平行。 特点：两曲柄转向相反，且角速度不相等。,返回,返回,车门启闭机构,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,车门启闭机构，应用反向平行双曲柄机构。,3.双摇杆机构连架杆均为摇杆,例: 门式起重机的变速机构: CD(杆3)为原动件, 悬挂重物的E 点在连杆上保持E点运动轨迹在近似水平线上。 （平移货物平稳、减小能量消耗）,双摇杆机构,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,3双摇杆机构,具有两个
12、摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。,在双摇杆机构中，两摇杆可以分别为主动件，当连杆与摇杆成一直线时，机构处于死点位置。,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,利用双摇杆机构的自卸翻斗装置。,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,港口用起重机也采用了双摇杆机构。,51 铰链四杆机构的组成与分类,二、铰链四杆机构的基本类型,第五章 平面连杆机构,采用双摇杆机构的飞机起落架收放机构。,4.4 四杆机构的基本形式及其演化,车辆的前轮转向机构,双摇杆机构应用实例,4.4 四杆机构的基本形式及其演化,风扇摇头,双摇杆机
13、构应用实例,二、铰链四杆机构的演化型式：,改变构件形状和运动尺寸 改变运动副尺寸 选不同构件作为机架（倒置） 铰链四杆机构 曲柄滑块机构 双滑块机构 运动副元素的逆换,铰链四杆机构有一个曲柄的条件：,(1) 最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和；,(2) 最短杆为连架杆。,选任一杆为机架，都能实现完全相同的相对运动关系，这称为运动的可逆性。,在一个四杆机构中，选取不同的构件作机架，以获得输出构件与输入构件间不同的运动特性。这一方法称为连杆机构的倒置。,4.5 平面四杆机构的基本特性,53 铰链四杆机构的演化,一、曲柄滑块机构,第五章 平面连杆机构,曲柄滑块机构演化成偏心轮机构。,4.4
14、 四杆机构的基本形式及其演化,曲柄滑快机构演化,应用 曲柄滑块机构 锯木机 缝纫机下针机构,返回,2.取不同的构件为机架,4.4 四杆机构的基本形式及其演化,返回,4.4 四杆机构的基本形式及其演化,当以构件3为机架时，可演化成移动导杆机构，图示压水机就是实例,返回,53 铰链四杆机构的演化,二、导杆机构,第五章 平面连杆机构,连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机构。导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。导杆机构可以看成由改变曲柄滑块机构中固定件的位置演化而成。,第八章 平面连杆机构(planar linkage),牛头刨床,53 铰链四杆机构的演化,二、导杆机构,第五章
15、 平面连杆机构,53 铰链四杆机构的演化,二、导杆机构,第五章 平面连杆机构,演化四杆机构的应用,双曲柄机构,曲柄滑块机构,摆动导杆机构,曲柄摇杆机构,双摇杆机构,需要掌握的机构,二、含有一个移动副的四杆机构 P.24,3.摇块机构,滑块摆动 例：摆动式内燃机、自卸货车,滑块固定 例：抽水唧筒、抽油泵,滑块移动摆动 例：刨床、插床、油泵,滑块移动 例：活塞式内燃机、空气压缩机,1.曲柄滑块机构,曲柄滑块机构,导杆机构,摇块机构,定块机构,2.导杆机构,4.定块机构,三、含有两个移动副的四杆机构 P.25,3.滑块联轴器,两个移动副不相邻 ，且均不与机架相关联。,两个移动副都与机架相关联。,两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架相关联。,两个移动副不相邻,1.正切机构,正切机构,正弦机构,2.正弦机构,4.椭圆仪,摇块机构,定块机构,(铰链四杆、曲柄滑块),(曲柄很短时偏心轮机构)偏心距=曲柄长,铰链四杆、曲柄滑块机构(扩大回转副) 偏心轮机构,四、具有偏心轮的四杆机构 P.27,偏心轮机构,曲柄回转副B (半径) 曲柄长AB,原理：,A,B,C,例：,剪床、冲床、颚式破碎机、内燃机,1
