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1、*第2章 平面连杆机构 1 第2章 平面连杆机构（ Planar link） 2-1 平面四杆机构及其传动特点 2-3 平面四杆机构的基本特性 2-4 平面四杆机构的设计 2-2 平面四杆机构的基本类型和应用 *第2章 平面连杆机构 2 平面连杆机构：构件用低副（转动 副和移动副）连接组成的平面机构。 2-1 平面四杆机构及其传动特点 *第2章 平面连杆机构 3 面接触，耐磨损 连杆机构的优点 制造方便，易获得较高 的制造精度 *第2章 平面连杆机构 4 实现多种运动规律和轨迹要求 *第2章 平面连杆机构 5 连杆机构的缺点 低副中存在间隙，如构件与运动副数目较多时，运动 传递的累积误差大；
2、连杆的惯性力不好平衡，动载荷大，不适合用于高速； 设计较复杂，不易精确实现复杂运动规律等。 最简单的平面连杆机构是由四个构件组成， 即平面四杆机构。 注： 由N个构件组成的平面连杆机构称为平面N 杆机构，如平面四杆机构、平面六杆机构等等。 *第2章 平面连杆机构 7 铰链四杆机构 含一个移动副的四杆机构 含两个移动副的四杆机构 其他演化型式 2-1 平面四杆机构的基本类型和应用 平面四杆机构的类型 *第2章 平面连杆机构 8 一、铰链四杆机构 铰链四杆机构：全部由转动副相连的平面四杆机构。 机架 连架杆 连杆 连架杆 曲柄 摇杆 铰链四杆机构基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机 构、双摇杆机构。
3、*第2章 平面连杆机构 9 整转副(Fully rotating pair)联接的 两构件能相对作整周转动的运动副。 整转副 摆转副 整转副 摆转副 摆转副(Partially rotating pair)联 接的两构件不能相对 作整周转动的运动副 。 *第2章 平面连杆机构 10 曲柄摇杆机构 (Crank-rocker) 双摇杆机构 (Double-rocker) 机架 曲柄 机架 摇杆 摇杆 摇杆 铰链四杆机构的基本型式： *第2章 平面连杆机构 11 铰链四杆机构 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 平行四边形机构 逆平行四边形机构 等腰梯形机构 双曲柄机构(Double-crank
4、) 曲柄 曲柄 *第2章 平面连杆机构 12 1、曲柄摇杆机构 应用实例一 雷达天线俯仰角调整机构 *第2章 平面连杆机构 13 实例二 搅拌机构 *第2章 平面连杆机构 14 缝纫机踏板机构脚踏砂轮机构 实例三、四 *第2章 平面连杆机构 15 应用实例一： 2、双曲柄机构 惯性筛机构 *第2章 平面连杆机构 16 平行四边形机构 *第2章 平面连杆机构 17 逆(反)平行四边形机构 *第2章 平面连杆机构 18 应用实例二 火车车轮的联动机构 销控机构 *第2章 平面连杆机构 20 摄影升降机构 应用实例 双曲柄插床 *第2章 平面连杆机构 22 应用实例一 3、双摇杆机构 鹤式起重机 *
5、第2章 平面连杆机构 23 1、曲柄滑块机构 A B C D A B C D A B C A B C 二、含一个移动副的四杆机构 e 偏置曲柄滑块机构 对心曲柄滑块机构 *第2章 平面连杆机构 24 2、导杆机构 A B C 取曲柄AB作机架 若lBClAB，转动导杆机构 若lBC1，角越大，K值也越大 ，机构的急回运动性质越明显。 (3)急回作用具有方向性,当原动件的回转方 向改变时,急回的行程也跟着变。 (4)偏置曲柄滑块机构也有急回运动特性， 其极位夹角如图。 (5)摆动导杆机构也有急回运动特性， 其极位夹角如图所示。 *第2章 平面连杆机构 39 A B C D 1 2 3 4 二、压
6、力角和传动角 作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝 对速度vC之间所夹的锐角称为压力角，压力 角的余角称为传动角。 vC F F F 结论： 1.压力角越小，传 动角越大，机构传 力性能越好； 2.压力角越大，传动 角越小，机构传力性 能越差，效率低。 *第2章 平面连杆机构 40 连杆BC与从动件CD之间所夹 的锐角 称为四杆机构在此 位置的传动角。 且 90 90 最小传动角的确定： 对于曲 柄摇杆机构， min出现在主 动件曲柄与机架共线的两位 置之一。 传动角大， 传力性能好 即当BCD为锐角时， min=BCDmin 当BCD为钝角时， min=180-BCDmax 对于一般机械，
7、 对于大功率机械， *第2章 平面连杆机构 41 以摇杆CD为主动件，则当连杆与从动件曲柄共线时，机构 的传动角0， 这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的 力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件AB转动的“顶死” 现象， 机构的这种位置称为“死点” 三、死点位置 *第2章 平面连杆机构 42 曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点 无死点存在 DA 练习： *第2章 平面连杆机构 43 （1）克服死点的方法 1）利用安装飞轮加大惯性的 方法，借惯性作用使机构闯 过死点。 2）采用将两组以上的同 样机构组合使用，而使各 组机构的死点位置相互错 开排列的方法。 *第2章 平面连杆机构 44 例1
8、 飞机起落架收放机构 （2）死点的应用 A B D C 0 F A B C D F *第2章 平面连杆机构 45 例2 工件夹紧机构 *第2章 平面连杆机构 46 C2 B2 C1 B1 四、铰链四杆机构有整转副的条件 整转副：两构件能相对转动3600的转动副。 A B C D l2 l3 l4 l1 结论：1、铰链四杆机构有整转副的条件是：最短杆与最长杆长度之和 小于或等于其余两杆长度之和；2、整转副由最短杆与其邻边组成。 *第2章 平面连杆机构 47 结论：1、铰链四杆机构有整转副的条 件是：最短杆与最长杆长度之和小于 或等于其余两杆长度之和； 2、整转副由最短杆与其邻边组 成。 *第2章
9、 平面连杆机构 48 具有整转副的铰链四杆机构型式 最短杆的邻边为机架： 最短杆为机架： 最短杆为连杆： 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 整转副存在条件： 1）四杆长度满足杆长条件：最短杆与最长杆长度之 和小于或等于其他两杆之和。 2）构成整转副的构件中必有一个是最短杆。 满足杆长条件时，最短杆两端分别是两个整转副。 此时，若以最短杆或其相邻杆作机架，机构都存 在曲柄。否则，为双摇杆机构。 不满足杆长条件则没有整转副，获得双摇杆机构。 小结： *第2章 平面连杆机构 50 作业：P37 o 21、23 *第2章 平面连杆机构 51 设计的基本问题： 根据给定的平面四杆机构的运动（结构、动
10、力） 要求，选择机构的类型、确定各构件的尺寸 1、满足预定的运动规律要求 2-3 平面四杆机构的设计 例1、牛头刨床机构 2、满足预定的构杆位置要求 例2、小型电炉炉门的开闭机构 3、满足预定的轨迹要求 例3、搅拌机构 例4、鹤式起重机 三类设计问题： *第2章 平面连杆机构 52 设计方法： 图解法、解析法、实验法、图谱法 学习方法： 掌握最基本的铰链四杆机构的设计方法和理论， 然后推广到演化形式。 图解法的关键：确定四个铰链中心的位置 *第2章 平面连杆机构 53 一、按照给定的行程速度变化系数K设计四杆机构 例一、曲柄摇杆机构 已知条件：摇杆长度l3，摆角和行程速度变化系数K。 核心问题
11、：确定铰链中心A点的位置，定出l1、l2、l4杆长 。 C1 C2 B1 B2 A B C D 1 2 3 4 *第2章 平面连杆机构 54 D C1 C2 l3 A M N 1. 取比例尺l = xmm/mm 90- 解： 2.计算极位夹角 3.按比例作图，求出 A的位置，用尺子量 取AC1,AC2. 4.计算 B1 B2 B e A N 90- H C1C2 例二、偏置曲柄滑块机构 对于给定行程速比系 数K、滑块行程H和偏 距e时,可以用同样方 法设计出曲柄滑块机 构. *第2章 平面连杆机构 56 B2 B1 m 例三、摆动导杆机构 已知条件：机架长度l4，行程速度变化系数K。 C A
12、核心问题：确定l1长度。 取比例尺l=x mm/mm C A n *第2章 平面连杆机构 57 二、按给定连杆位置设计四杆机构 B1 C1 B2 C2 DA B3 C3 B2 C2 B1 C1 D A 取比例尺l=x mm/mm *第2章 平面连杆机构 58 三、按给定两连架杆位置设计四杆机构 已知：两连架杆的三对对应位置； 求：确定各杆的长度。 方法一、解析法 方法二、几何试 验法 11 1 1 2 3 2 3 x y 12 13 14 A B C D *第2章 平面连杆机构 59 解析法: 11 1 1 2 3 2 3 x y 12 13 14 A B C D 消去，整理得 P2P0P1
13、D 实验法 当给定连架杆位置超过三对时，一般不可能有 精确解。只能用优化或试凑的方法获得近似解 。 1)首先在一张纸上取固 定轴A的位置，作原动 件角位移i 位置 i i 位置 i i 12 15 10.8 45 15 15.8 23 15 12.5 56 15 17.5 34 15 14.2 67 15 19.2 2)任意取原动件长度AB 3)任意取连杆长度BC，作一系列圆弧; 4)在一张透明纸上取固定轴D，作角位移i D k1 5) 取一系列从动件长 度作同心圆弧。 6) 两图叠加，移动透明纸 ，使ki落在同一圆弧上。 i i A C1 B1 A B C D 四、按给定点的运动轨迹设计四杆
14、机构 N E M 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。 连杆曲线生成器 A B C D *第2章 平面连杆机构 63 连杆曲线生成器 设计方法：图谱法 *第2章 平面连杆机构 64 作业：P37 o 25、27、 28、 210 *第2章 平面连杆机构 65 *第2章 平面连杆机构 66 *第2章 平面连杆机构 67 *第2章 平面连杆机构 68 *第2章 平面连杆机构 69 *第2章 平面连杆机构 70 卡车车厢翻斗机构 *第2章 平面连杆机构 71 手动抽水机构 *第2章 平面连杆机构 72 *第2章 平面连杆机构 73 *第2章 平面连杆机构 74 *第2章 平面连杆机构 75 *第2章 平面连杆机构 76 唧筒机构 *第2章 平面连杆机构 77 回转柱塞泵机构 *第2章 平面连杆机构 78 缝纫机下针机构 *第2章 平面连杆机构 颚式破碎机主传动机构 *第2章 平面连杆机构 80 四杆机构演化
