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1、第三章,平面连杆机构,第三章,3-1 特点及设计中几类基本问题,3-2 铰链四杆机构基本形式极其演化,3-3 铰链四杆机构类型的判别,3-4 四杆机构的特性,3-5 四杆机构的设计,平面连杆机构的概念: 运动副全为低副的平面机构 设计中的几类基本问题: 1、实现构件的几个给定位置 2、实现给定的运动规律 3、实现给定的轨迹,3-1 平面连杆机构的特点及设计中 几类基本问题,3-2 铰链四杆机构基本形式极其演化,d机架 b连杆 a、c连架杆 （与机架相连）,a：曲柄 c：摇杆,曲柄摇杆机构,一、铰链四杆机构的基本形式,a、c均能整周转 双曲柄机构,a、c均只能摆动 双摇杆机构,二、四杆机构的演化
2、途径,4 作为机架曲柄摇杆机构 1 作为机架双曲柄机构 2 作为机架曲柄摇杆机构 3 作为机架双摇杆机构,1、用不同构件作机架,偏置曲柄滑块机构 对心曲柄滑块机构 转动导杆机构 摆块机构 正切机构 正弦机构,2、用移动副代替转动副,3、扩大转动副的尺寸,（将对心曲柄滑块机构中的转动副B扩大）,偏心轮机构,证明过程：,3-3 铰链四杆机构类型的判别 （有曲柄存在的条件）,（若AB和AD能绕A整周相对转动，则存在两个特殊位置）,a+db+c (1) bc+d-a即a+bc+d (2) cb+d-a即a+cb+d (3),(1)+(2)得2a+b+d2c+b+d即ac (1)+(3)得 ab (2)
3、+(3)得 ad,a,b,c,d,（1）此两构件中必有一构件为运动链中的最短构件。 （2）最短构件与最长构件的长度之和小于等于其它 两构件长度之和。（杆长之和的条件）,由此可见：两构件作整周相对转动的条件： （整转副存在的条件）,总结：,在“最短+最长其它两杆长度之和”的前提下 （不存在两个最短且长度相等的构件） 1、如果连架杆最短，则为曲柄摇杆机构。 且 最短构件为曲柄。 2、如果机架最短，则为双曲柄机构。 3、如果连杆最短，则为双摇杆机构。 若“最短+最长其它两杆长度之和”，则为双 摇杆机构。,3-4 四杆机构的特性,急回特性： 当回程所用时间小于工作行程所用时间时称 该机构具有急回特性。
4、,曲柄由AB1转到AB2，摇杆由C1D到C2D所需的时间t1。 曲柄由AB2转到AB1，摇杆由C2D到C1D所需的时间t2。,极限夹角,一、行程速度变化系数K,摇杆处在左右极限位置曲柄所夹 锐角。 若存在角，则 k 1V2V1 ， 有急回特性（去慢，回来快。） 若 =0，则 k =1 ，没有急回特性。,极限夹角:,A,B,C,偏置曲柄滑块机构角,摆动导杆机构角,压力角：作用在从动杆（摇杆）上的力的方向与 作 用点的速度方向所夹锐角该点压力角。 传动角：压力角的余角。,A,B,C,D,3,M,v,F,Ft,Fn,3从动件,二、压力角、传动角：,Ft切向力,Fn法向力,A,B,C,D,3,M,v,
5、F,Ft,Fn,1、当BCD 90时， BCD = 当曲柄与机架重合出现min（即B与D点距离最短时）,在何时出现最小传动角min？,2、当BCD 90时， BCD =180 当曲柄与机架拉开成直线时出现min（即B与D 点距离最长时）,结论：当曲柄与机架共线时，二位置出现min,曲柄摇杆机构中，用摇杆作原动件，当曲柄与连杆共线时（ =90 =0），机构卡死死点位置。,三、死点位置,死点的避免： 利用构件的惯性 采用多套机构错位排列,家用缝纫机,缝纫机踏板机构,蒸汽机车车轮连动机构,采用多套机构错位排列,两侧的曲柄滑块机构的曲柄位置相互错开90。,死点的应用： 夹具,飞机起落架机构 双摇杆机构
6、,钻孔夹具,飞机起落架,四、平面连杆机构的特点及应用：,运动副形状简单，易制造。面接触，承受冲击力,例： 冲床,实现远距离传动或操纵 例：自行车手闸,例：连杆上不同点的轨迹,实现多种多样的运动轨迹,雷达天线俯仰机构 曲柄摇杆机构,曲柄主动,汽车转向机构 双摇杆机构,电风扇摇头机构 双摇杆机构,搅拌机机构 曲柄摇杆机构,摄影机抓片机构 曲柄摇杆机构,鹤式起重机 双摇杆机构,飞机起落架机构 双摇杆机构,摆动导杆机构,牛头刨床,自卸卡车车箱举升机构,曲柄摇块机构,缝纫机下针机构,正弦机构,3-5 四杆机构的设计,一、按给定的连杆几个位置设计 机构引导沙箱顺序通过二个位置,已知四杆机构中连杆的二个位置
7、 （已知b，求a=？，c=？，d=？A、D位置。）,B1,B2,b,a,c,总结：有无穷多解。固定铰链中心A、D在B1B2、 C1C2垂直平分线上任一点。,C1,C2,A,D,B1,C1,B2,C2,B3,C3,A,D,有确定的A、D位置。,已知四杆机构中连杆的三个位置,已知 （实质找铰链c的位置）,B1,B2,A,D,二、按给定二连架杆对应位置（2-3对）设计：,a,d,刚化反转法,1、从未知连架杆长度处下手，以D为圆心，任意半径画弧得二点。 2、把位对应点连接得B2C2D。 3、把B2C2D反转到C2D与C1D重合。 4、连接B1B2作垂直平分线，则在垂直平分线上任意一点即为铰链C的位置。
8、（有无穷多解） 注意：要使CD处在、位可连接C1CD成一 个构件。,设计步骤：,1、曲柄摇杆机构： 已知摇杆长度c，极位摆角，速比系数k,D,C1,C2,O,E,F,A,三、根据K设计：,极位夹角：,1、根据给定的行程速度变化系数k算出。 2、任选转动副D位置，并按CD之长和摆角作摇杆二个极限位置DC1、DC2。 3、90时，作C1C2O=C2C1O=90，得交点O，以O为圆心，OC1为半径作圆，延长C1D、C2D与圆交于EF，则A可以在 或 上。（有无穷多解） 4、当A点位置确定后，即得机架AD长度d。同时，按极限位置曲柄与连杆共线的几何特点可得AC1=b-a，AC2=b+a，由此可求得连杆BC长度b，曲柄AB长度a。,设计步骤：,曲柄摇杆机构,设计步骤： 先算 画机架AO。 作AOC= /2。,A,C,O,2、摆动导杆机构： 已知：机架AO、k,已知：滑块二个极限位置，偏距e、k 设计步骤： 先算 。 作C1C2O=C2C1O=90，以O为圆心，OC1为半径作弧，弧 与直线L交于EF二点， EF即是A所在位置。 根据工作条件确定A具体位置。再根据 求出a、b。,3、偏置曲柄滑块机构：,C1,C2,O,e,E,F,a,l,A,b,偏置曲柄滑块机构,四、实现预定轨迹的设计（解析法、实验法）,
