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1、第2章 平面连杆机构,21 平面四杆机构的基本型式和特性,22 平面四杆机构的基本特性,23 平面四杆机构的设计,平面四杆机构的基本型式:,基本型式铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它演变得到的。,名词解释： 曲柄作整周定轴回转的构件；,三种基本型式：,（1）曲柄摇杆机构,特征：曲柄摇杆,作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。 如雷达天线。,连杆作平面运动的构件；,连架杆与机架相联的构件；,摇杆作定轴摆动的构件；,整转副能作360度相对回转的运动副；,摆动副只能作有限角度摆动的运动副。,曲柄,连杆,摇杆,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类型及其应用,铰链四杆机构
2、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,搅拌机,容器转动，拌搅头按某种轨迹运动，以完成拌搅工作。,曲柄,连杆,摇杆,连杆曲线连杆上点的轨迹,1,2,3,4,1,3连架杆与机架相连的构件,机架相对固定的构件,连杆2作一般平面运动的构件,曲柄整周转动的连架杆,摇（摆）杆往复摆动的连架杆,旋转式叶片泵,双曲柄机构的应用,21铰链四杆机构,惯性筛,双曲柄机构的应用,21铰链四杆机构,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,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,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,
3、反平行四边形机构,-车门开闭机构,平行四边形机构在共线位置出现运动不确定。,采用两组机构错开排列。,1,4,2,3,1,3,Tu2-9-10,1,a,d,b,a=c,b=d;平行双曲柄机构,c,1,两曲柄转向相同，且=,1,会出现另一种运动的可能,即将出现转折点!,平行双曲柄机构变成反向双曲柄机构。,可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；,可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；,可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；,可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；,可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；,可用如下方法解决： 1。靠本
4、身质量或附加质量的惯性；,可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；,可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；,可用如下方法解决： 1。靠本身质量或附加质量的惯性；,可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄,Tu2-10,可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄,可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄,可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄,可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄,可用如下方法解决： 2.加一辅助曲柄,可用如下方法解决： 3，加一辅助连杆。,鹤式起重机,21铰链四杆机构,双摇杆机构的应用,C,B,E,港口起重机变幅机构,实例：,鹤式吊,C,B,E,当两连架杆AB、CD均
5、为摇杆时,双摇杆机构,鹤式吊,C,B,E,鹤式吊,C,B,E,C,B,E,C,B,E,C,B,E,C,B,E,C,B,E,C,B,E,C,B,E,C,B,E,C,B,E,C,B,E,C,B,E1,C,B,E1,E2,C,B,E1,E2,E3,C,B,E1,E2,E3,E4,C,B,E1,E2,E3,E4,E5,C,B,E1,E2,E3,E4,E5,E6,C,B,E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,C,B,E1,E2,E3,E4,E5,E6,C,B,E1,E2,E3,E4,E5,C,B,E1,E2,E3,E4,C,B,E1,E2,E3,C,B,E1,E2,C,B,E1,电扇摇头机构,双摇杆
6、机构的应用,21铰链四杆机构,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,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,（3）双摇杆机构,特征：两个摇杆,应用举例：铸造翻箱机构,特例：等腰梯形机构汽车转向机构,、风扇摇头机构,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,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
7、杆机构,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,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,(1) 改变构件的形状和运动尺寸,铰链四杆机构的演化,偏心曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,曲柄摇杆机构,曲柄滑块机构,双滑块机构,正弦机构,=l sin ,设计：潘存云,(2)改变运动副的尺寸,(3)选不同的构件为机架,偏心轮机构,设计：潘存云,(3)选不同的构件为机架,手摇唧筒,这
8、种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为：,机构的倒置,例：选择双滑块机构中的不同构件 作为机架可得不同的机构,椭圆仪机构,正弦机构,C,C,1具有整转副的条件,2-2平面四杆机构的基本特性,设计：潘存云,2.连架杆或机架为最短杆。,可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动副都是整转副。,整转副存在的条件：,1. 最长杆与最短杆的长度之和应其他两杆长度之和,此时，铰链A为整转副。,若取BC为机架，则结论相同，可知铰链B也是整转副。,称为杆长条件。,作者：潘存云教授,当满足杆长条件时，说明存在整转副，当选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构。如： 曲柄摇杆1 、曲柄摇杆2 、双
9、曲柄、 双摇杆机构。,2急回特性,曲柄摇杆机构中曲柄做匀速运动，极位夹角为30度，摇杆工作行程需7s，则摇杆空行程需几秒？ A4 B. 5 C3 D. 6,3压力角和传动角,摆动导杆机构的压力角,A,D,B,C,CD为主动件!,F,VB,4.机构的死点位置,A,D,B,C,CD为主动件!,F,VB,=0,当连杆BC与从动件曲柄AB共线时，压力角=900，传动角=0，机构不能运动，此位置称为死点位置。,A,D,C,B,缝纫机踏板机构,A,D,C,B,缝纫机踏板机构,A,D,C,B,缝纫机踏板机构,A,D,C,B,缝纫机踏板机构,D,C,B,D,C,B,A,D,C,B,A,D,C,B,A,D,C,
10、B,A,A,D,C,B,A,D,C,B,A,D,C,B,A,C,B,D,C,B,D,C,B,A,D,C,B,A,D,C,B,A,C,B,D,A,A,B,C,D,D,连杆BC与从动件曲柄AB共线，压力角=900，传动角=0，机构位于两个死点位置。靠轮的惯性或手动脱离死点位置。,设计：潘存云,设计：潘存云,4.机构的死点位置,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.,避免措施： 两组机构错开排列，如火车轮机构;,称此位置为：,“死点”,0,靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。,0,0,设计：潘存云,设计：潘存云,钻孔夹具,飞机起落架,也可以利用死点进行工作：飞机起落架、钻夹具
11、等。,23 平面四杆机构的设计,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)。,设计：潘存云,飞机起落架,三类设计要求：,1)满足给定从动件的运动规律(如位置、速度、加速度等)，如: 飞机起落架。,设计：潘存云,三类设计要求：,1)满足预定的运动规律，如: 飞机起落架、函数机构。,2)满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构。,要求连杆在两个位置垂直地面且相差180,设计：潘存云,设计：潘存云,鹤式起重机,搅拌机构,要求连杆上E点的轨迹为一条卵形曲线,要求连杆上E点的轨迹为一条水平直线,三类设计要求：,1)满足预定的运动规律，两
12、连架杆转角对应，如: 飞机起落架。,2)满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构。,3)满足给定点的的运动轨迹要求，如: 鹤式起重机、搅拌机等。,给定的设计条件：,1)几何条件（给定连架杆或连杆的位置）,2)运动条件（给定K）,3)动力条件（给定min）,设计方法：图解法、解析法、实验法,设计：潘存云,一、按给定的行程速比系数K设计四杆机构,1) 曲柄摇杆机构,计算180(K-1)/(K+1);,已知：CD杆长，摆角及K， 设计此机构。步骤如下：,任取一点D，作等腰三角形 腰长为CD，夹角为;,作C2PC1C2，作C1P使,作P C1C2的外接圆，在此圆上任取一点A。,选定A，设曲柄为l1 ，连
13、杆为l2 ，则:,A C2=l2- l1,= l1 =( A C1A C2)/ 2,C2C1P=90,交于P;,A C1= l1+l2,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,2) 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180(K-1)/(K+1);,任选D作mDn，,取A点，使得AD=d, 则: a=dsin(/2)。,作角分线;,已知：机架长度d，K，设计此机构。,设计：潘存云,二、按预定连杆位置设计四杆机构,a)给定连杆两组位置,有唯一解。,将铰链A、D分别选在B1B2，C1C2连线的垂直平分线上任意位置都能满足设计要求。,b)给定连杆上铰链BC的三组位置,有无穷多组解。,造型机翻转机构,设计：潘存云,设计：潘存云,四、按预定的运动轨迹设计四杆机构,搅拌机构,设计：潘存云,四、按预定的运动轨迹设计四杆机构,连杆作平面运动,其上各点的轨迹均不相同。,B, C点的轨迹为圆弧;,其余各点的轨迹为一条 封闭曲线。,设计目标: 就是要确定一组杆长参数, 使连杆上某点的轨迹满足设计要求。,设计：潘存云,设计
