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1、22 平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的类型和应用（一、（一、12；二、；二、14）23 平面四杆机构的基本知识平面四杆机构的基本知识（42）2 5 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计(35)第2章平面连杆机构及其设计21 连杆机构及其传动特点连杆机构及其传动特点2 4 平面连杆机构的运动分析平面连杆机构的运动分析（21）作业：2-12-12、2-142-17 3-13-7、3-9、3-11作业：2-12-12、2-142-17 3-13-7、3-9、3-11平面连杆机构的特点：连杆机构：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，
2、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。2-1连杆机构及其传动特点由若干构件用低副（转动副、移动副）联接而成的机 构，也称为低副机构。2-2平面四杆机构的类型和应用 一、平面四杆机构的基本类型 1、研究重点 一杆：二杆：运动简单三杆：不是机构四杆：五杆：F=2，使用较少六杆：铰链四杆机构不是机构2-2平面四杆机构的类型和应用 2、铰链四杆机构的基本型式机架机架连架杆连架杆连杆曲柄： 摇杆：连杆曲柄摇杆铰链四杆机构的三种型式：曲柄摇杆机构 双曲柄机
3、构双摇杆机构-作为参考坐标系的构件； -与机架相连的杆；能作360转动； 在 360范围内摆动。-作平面运动的构件。整转副： 摆动副：构成转动副的两构件能作相对整周转动能作360转动； 构成转动副的两构件不能作相对整周转动能作360转动。2-2平面四杆机构的类型和应用 2、铰链四杆机构的基本型式机架-作为参考坐标系的构件；机架连架杆-与机架相连的杆；连架杆连杆曲柄：能作360转动 摇杆：在 360范围内摆动。连杆-作平面运动的构件。曲柄摇杆铰链四杆机构的三种型式： 曲柄摇杆机构双曲柄机构 双摇杆机构ABC1243D2-2 平面四杆机构的类型和应用曲柄摇杆机构雷达天线俯仰机构缝纫机踏板机构21
4、43摇杆主动312 42-2平面四杆机构的类型和应用缝纫机踏板机构21 43摇杆主动312 4曲柄摇杆机构2-2平面四杆机构的类型和应用2-2 平面四杆机构的类型和应用抓片机构ABDC123 4E6惯性筛机构312-2平面四杆机构的类型和应用惯性筛ABCD火车轮特例：平行四边形机构AB = CD特征：两曲柄同向同速转动BC = ADABDC升降平台ADBCBC天平2-2平面四杆机构的类型和应用两连架杆等长且平行， 连杆作平动耕地料斗D CA B耕地料斗D CA B播种机料斗机构2-2平面四杆机构的类型和应用FAEDGBC平行四边形机构在共线位置出现运动不确定。ABE FDCG2-2 平面四杆机
5、构的类型和应用动画演示特例2：反向平行四边形机构车门开闭机构反向反向2-2 平面四杆机构的类型和应用2-2 平面四杆机构的类型和应用双摇杆机构鹤式起重机Q ABCDEB CAD蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机电机电机B CAD蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电机电机BCAD蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆电扇摇头机构 2-2 平面四杆机构的类型和应用ABDCE汽车转向机构ABDCEABDCE 2-2 平面四杆机构的类型和应用特例：等腰梯形机构-两摇杆长度相等。1、改变构件的形状及相对尺寸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s=l sin l2-2 平面四杆机构的类型和应用二、平面四杆机构的演化型
6、式ABABCAB C AB CCABCDABCDD动画演示2-2 平面四杆机构的类型和应用2、机架置换ABCDAB为曲柄，CD为摇杆A、B-周转副（整转副）C、D-摆转副1234双曲柄机构曲柄摇杆机构双摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构132-2 平面四杆机构的类型和应用2-2 平面四杆机构的类型和应用 曲柄滑块机构314A2BC曲柄滑块机构314A2BC导杆机构摆动导杆机构转动导杆机构定块机构314A2BC摇块机构314A2BC牛头刨床ABDC1243C2C1ABDCE1234562-2 平面四杆机构的类型和应用小型刨床B2 34 C1A自卸卡车举升机构ACB12342-2 平面四杆机构的类型
7、和应用摇块机构314A2BC314A2BC定块机构手摇唧筒BC321 4AABC32142-2 平面四杆机构的类型和应用2-2 平面四杆机构的类型和应用正弦机构双移动副四杆机构123412341234双转块机构12341234双滑块机构2-2 平面四杆机构的类型和应用双转块机构12342-2 平面四杆机构的类型和应用双转块机构1234234十字滑块联轴器2-2 平面四杆机构的类型和应用1234双滑块机构2-2 平面四杆机构的类型和应用1234双滑块机构偏心轮机构3、运动副同性演化 转动副扩大2-2 平面四杆机构的类型和应用 -运动副特性相同偏心轮机构3、运动副同性演化-运动副特性相同 转动副扩
8、大2-2 平面四杆机构的类型和应用2-2 平面四杆机构的类型和应用移动副元素互换1234ABC1 234ABC23 平面四杆机构的基本知识1、铰链四杆机构Cabdc ABDCabdcBDAAB C Dabdc一、平面四杆机构的曲柄存在条件运动副A成为周转副的条件：ABCDABDC若若A为周转副，则为周转副，则B绕绕A可 到达任意位置，不应出现可 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。三点共线的情况，此 时，机构不能转动。由B C D可得：23 平面四杆机构的基本知识1、铰链四杆机构cbda 由B C D可得： cadb)( badc)(bdca+cbda cd
9、baca 同理，可得：ba da Cabdc ABDCabdcBDAAB C Dabdccdba一、平面四杆机构的曲柄存在条件运动副A成为周转副的条件：23 平面四杆机构的基本知识运动副A A成为周转副的条件为：cbda cdba bdca ca ba da 最短杆与最长杆的长度和小于等于其余两杆长度和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。11Cabdc ABD -杆长条件；23 平面四杆机构的基本知识四杆机构曲柄存在条件为： 杆的长度满足杆长条件；若lmax+
10、lmin其余两杆长度和- 双摇杆机构若lmax+lmin其余两杆长度和，则：最短杆为机架- 双曲柄机构最短杆为连杆- 双摇杆机构最短杆为连架杆-曲柄摇杆机构 最短杆为机架或连架杆。Cabdc ABD23 平面四杆机构的基本知识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。23 平面四杆机构的基本知识ADbCD()()aDCBCdDCBC2、曲柄滑块机构eab ABC若AB为曲柄，应满足：Da bCDADa bea3、导杆机构ABCadDad摆动导杆机构ABCadDda 转动导杆机构()()aDCBCdDCBC23 平面四杆机构的基本知识摆动导杆机构转动导杆机构23 平面四杆机构的
11、基本知识二、急回特性和行程速比系数23 平面四杆机构的基本知识二、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。摇杆处于极限位置时曲柄之间所夹锐角 称为极位夹角。23 平面四杆机构的基本知识曲柄摇杆机构， 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。回程工作行程摇杆曲柄1B1801 2B2B1B18021t2t21CC 13t工21CC 23t回C1且21tt 21工回33ABCDA2B2CD123421B1C1 1 1摇杆处于极限位置时曲柄之间所夹锐角 称为极位夹角。23 平面四杆机构的基本知识
12、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。C1且21tt 21工回33ABCDA2B2CD123421B1C1 1 1定义：（角）速度输出构件工作行程平均）速度输出构件回程平均（角K工回33 12 / tt 21 tt21 180180K-行程速比系数11180KK180180-极位夹角23 平面四杆机构的基本知识31K一般为锐角，机构输出构件具有急回特性的条件：原动件等速整周转动；输出构件具有正反行程； 0K回310K，10K，ABCDA2B2CD12342 11B1C急回 1 123 平面四杆机构的基本知识eab ABCabABC偏置曲柄滑块机构对心
13、曲柄滑块机构10K，abABCabA1B1C2B2Ceab ABCeA1B1Cab2B2CH23 平面四杆机构的基本知识23 平面四杆机构的基本知识摆动导杆机构ABadD23 平面四杆机构的基本知识摆动导杆机构ABadD23 平面四杆机构的基本知识23 平面四杆机构的基本知识23 平面四杆机构的基本知识【例】已知K1的偏置曲柄滑块机构如图，试确定曲柄的转向。工作行程1B1CeABC2B2C23 平面四杆机构的基本知识 【例】试画出图示机构的极位夹角和从动件的摆角。 FnFtF 1、压力角 和传动角 1)压力角：23 平面四杆机构的基本知识FsinFFncosFFt-径向分力，-切向分力，有效分
14、力，推动CD杆转动。tF在机构运动过程中是变化的。2)传动角：90设计时应满足： min 5040 在什么位置？minABCDv三、四杆机构的传动角和死点不计摩擦时，从动件受力方向与受力点绝对速度之间 所夹锐角。压力角的余角。Fn，运动副摩擦ABCDF23 平面四杆机构的基本知识v Fv min的位置： 令连杆与摇杆的夹角为，如图：时，90时，90180若90minmin若90)180min(maxminmin，abcdabcdABCDABCDminAB C Dmax结论：abcdabcd动画演示min出现在曲柄与机架两次共线位置之一。minmax180)2)(cos222 1 minbcadcb)2)(cos222 1 maxbcadcb23 平面四杆机构的基本知识3)其它机构的压力角、传动角eab ABC曲柄滑块机构1Fv eabABC1min23 平面四杆机构的基本知识3)其它机构的压力角、传动角eab ABC曲柄滑块机构1Fv eabABC1min23 平面
