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1、5-1 四杆机构的基本类型 5-2 四杆机构的基本特性 5-3 四杆机构的演化 5-4 平面四杆机构的设计,第五章 平面连杆机构的分析和设计,连杆机构：若干构件通过低副连接而成的机构。,5.1 基本类型及性质,平面四杆机构：由四个杆状构件组成。,1、低副存在间隙，产生运动误差 2、不易精确实现复杂运动规律,1、低副压力小，制造简单，制造精度较高 2、实现转动、摆动和移动等运动形式转换 3、实现多种运动规律,平面连杆机构主要优点：,平面连杆机构主要缺点：,本章主要讨论应用最广、最基础的是铰链四杆机构。,AD机架 AB、CD连架杆 BC连杆,连架杆,一、曲柄摇杆机构,特点：两连架杆一个是曲柄（整周
2、转）；一个是摇杆（摆动）,应用：,雷 达,曲柄摇杆机构应用:汽车玻璃窗雨刷,曲柄摇杆机构应用：搅拌器, 曲柄主动,二、双曲柄机构,特点：两连架杆均为曲柄主动曲柄匀速转动 1= C.从动曲柄变速转动 2= f(t),双曲柄机构应用： 惯性筛,双曲柄机构运动不确定性,12,平行双曲柄机构的运动不确定性：,（1）两曲柄等长且平行，1=2。当两曲柄共线时，有可能成为反向双曲柄机构:,（2）解决办法：,a.利用从动曲柄本身（或附加质量）的惯性来导向。 b.在主、从动曲柄上错开移动角度再安装一组平行四边形机构。 c.增加第三个平行曲柄,（3）应用：,机车联动机构,三、双摇杆机构,1、特点：两连架杆都是摇杆
3、 2、应用：,飞机起落架机构,汽车转向机构,摄影台升降机构,一、急回特性和行程速比系数,5.2 平面四杆机构的基本工作特性,最大摆角:摇杆往复摆过的最大角,主动件：曲柄 从动件：摇杆,极位夹角：从动件处于两个极位时，曲柄两位置之间的夹角,1、急回特性,极位：从动件的两个极限位置,曲柄,摇杆,摆角 , 时间 t1,摆角 , 时间 t2,因12且曲柄匀速，所以，t1 t2 , 速度 v2 v1 ，摇杆具有急回运动的特性。即曲柄匀速转动时, 通常把摇杆往复摆动速度快慢不同的运动称为急回运动。,四杆机构从动件空回行程平均速度与工作行程平均速度的比值称为行程速比系数，用 K 表示：,（2）当 0，k 1
4、，机构有急回作用。,因此 （1）当 = 0，k = 1，机构无急回作用。,2、行程速比系数,总结,四杆机构存在急回特性必须具备以下条件：,曲柄为主动件从动件有极限位置曲柄存在极位夹角,二、四杆机构的死点,摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，0，此时机构不能运动。称此位置为：“死点”,脚踏缝纫机的停止现象,克服死点：通常在从动件轴上安装飞轮，利用飞轮的惯性通过死点位置。如内然机、缝纫机等。,利用死点进行工作：飞机起落架,利用死点进行工作：钻夹具,连杆与摇杆所夹的锐角,min40 通常情况大，传力性能好,min50 传递较大动力时,2、传动角,有效分量：Ft=Fcos,小，传力性能好,-是判定机
5、构动力性能的一个指标,1、压力角 (是对从动件而言）,压力角 ：从动件受力方向与受力点线速度方向之间所夹的锐角。,传动角 : 压力角的余角即连杆与从动件间所夹的锐角。,三、压力角和传动角,（1）最短构件与最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和，所有运动副均为摆动副，均为双摇杆机构。,（2）最短构件与最长构件的长度之和小于等于其他两构件长度之和，最短构件上两个转动副均为整转副。（可能存在曲柄，再细分）,a.取最短构件为机架，机构为双曲柄机构,b.取最短构件任一相邻构件为机架，机构为曲柄摇杆机构,c.取最短构件对面的构件为机架，机构为双摇杆机构,四、四杆机构曲柄存在条件,(长度条件)：,例：试判
6、断以下铰链四杆机构分别是何机构？,双曲柄,曲柄摇杆,双摇杆,曲柄摇杆,双摇杆,例1：在图中已知 lBC =100mm, lCD =70mm, lAD =50mm，AD为固定件。 （1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求lAB的值 （2）如果该机构能成为双曲柄机构，求lAB ； （3）如果该机构能成为双摇杆机构，求lAB 。,解：（1）如果能成为曲柄摇杆机构，lAB 20mm （2）如果能成为双曲柄机构，则应满足“最长杆与最短杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，且杆AD为最短杆”。a. 若BC为最长杆， 80mmlAB 100mmb. 若AB为最长杆，100mmlAB 120mm
7、综合：80mmlAB 120mm（3）a. AB为最短杆，BC为最长杆20mmlAB 50mmb. AD为最短杆，BC为最长杆，则50mm lAB 100时，AB 为最长杆，AD 为最短，lAB 120mm另外，AB增大时，还应考虑到，BC与CD成伸直共线时，需构成三角形的边长关系，即 lAB ( lBC + lCD ) + lAD lAB 220 mm则 120 mm lAB 220 mm综合以上情况，可得lAB 的取值范围为： 20 mm lAB 80 mm120 mm lAB 220 mm,一、曲柄滑块机构,5.3 铰链四杆机构的演化方式,偏置曲柄滑块机构：,分为：对心和偏置,1.偏心距
8、e 2.滑块最大行程H 3.是否有死点 4.是否有急回特性,曲柄滑块机构中，当将曲柄改为机架时，就演化成导杆机构。,二、导杆机构,转动导杆机构 摆动导杆机构,L1L2,L1,L2,：机架长度,：曲柄长度,应用,牛头刨床机构,简易刨床,摆动导杆机构也具有急回特性，摆动导杆机构中=，如图。,曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成定块机构。,三、摇块和定块机构,应用,移动导杆机构,抽水唧筒,曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。,应用,泵,典型连杆机构最小传动角min的位置判断,（1）曲柄摇杆机构的最小传动角,曲柄主动时： 曲柄与机架处于共线的两个位置时，连杆与摇杆所夹传动角之
9、一为最小传动角。,摇杆主动时： 最小传动角等于0o,（2）曲柄滑块机构的最小传动角,曲柄主动时： 当曲柄垂直于滑块导路中心线时，连杆与导路垂直线所夹锐角为最小传动角。,滑块主动时： 最小传动角等于0。,（3）摆动导杆机构的最小传动角,曲柄主动时： 传动角恒等于90o,导杆主动时： 传动角恒等于0o,1、正切机构,四、双滑块机构,2、正弦机构,3、椭圆仪,五、改变半径得到偏心轮（扩大转动副),在曲柄滑块(摇杆)机构中，若曲柄很短，可将转动副B的尺寸扩大到超过曲柄长度，则曲柄AB就演化成几何中心B不与转动中心A重合的圆盘，该圆盘称为偏心轮，含有偏心轮的机构称为偏心轮机构。,偏心轮机构结构简单，偏心
10、轮轴颈的强度和刚度大，且易于安装整体式连杆，广泛用于曲柄长度要求较短、冲击在和较大的机械中。,颚式破碎机,一般可归纳为两类问题：（1）实现给定的运动位置。如要求满足给定的行程速度变化系数以实现预期的急回特性或实现连杆的几个预期的位置；（2）实现给定的运动轨迹。如要求连杆上的某点具有特定的运动轨迹，如起重机中吊钩的轨迹为一水平直线等。,5.4 平面连杆机构的设计,一、按给定的行程速比系数设计平面四杆机构,b) 任选D点。,d) C1MC1C2， C1C2N = 90- C1M、C2N交于P， 则C1PC2=。,a) 计算,二、按给定连杆位置设计四杆机构,若：给定LBC的长度和三个位置,画出图中各机构的传动角和压力角，图中箭头构件为原动件。,
