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1、3.1 平面连杆机构的类型和应用,3.1 平面连杆机构的类型和应用,一、平面连杆机构的特点 二、平面四杆机构的基本型式 三、平面四杆机构的演化,连杆机构的分类： 平面连杆机构、空间连杆机构; 四杆机构、五杆机构、六杆机构和多杆机构。,连杆机构的定义： 由低副（转动副、移动副、球面副、球销副、圆柱副及螺旋副）将若干构件连接而成的机构，称为连杆机构（又称低副机构）。,平面连杆机构 若干个构件用平面低副连接而成，各构件在相互平行的平面内运动。又称平面低副机构。,一、平面连杆机构的特点,一、平面连杆机构的特点,平面连杆机构实例,一、平面连杆机构的特点,空间连杆机构实例,一、平面连杆机构的特点, 能够实
2、现多种运动规律和运动轨迹以及各种运动形式的转换； 例：一构件的转动变为另一构件的往复移动； 一构件的等速转动变为另一构件的变速转动 低副不易磨损，且易加工； 两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来实现的。工作可靠，它不象凸轮机构有时需要利用弹簧等力封闭来保证接触。,优点,一、平面连杆机构的特点, 作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难 以完全平衡； 较难准确实现任意预期的运动规律，设 计方法较复杂。,缺点,一、平面连杆机构的特点,平面连杆机构中结构最简单、应用最广泛的是 平面四杆机构，其它的六杆机构、八杆机构等 无非是在它的基础上扩充杆组而成的。 平面四杆机构是多杆机构的基础，是本章的主 要研究对象
3、。 所有运动副均为转动副的平面四杆机构称为 铰链四杆机构。它是平面四杆机构的最基本的 型式，其它型式的四杆机构都可以看作是在它 的基础上通过演化而成。,二、平面四杆机构的基本型式,一、平面四杆机构的基本型式,铰链四杆机构(Revolute four-bar mechanism),所有运动副均为转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构。 铰链四杆机构是平面四杆机构的基本型式。,其他型式的四杆机构都可看成是在它的基础上通过演化而成。,铰链四杆机构的组成,组成：机架(frame)：构件4，固定不动 连杆(coupler)：不与机架相连的构件2 作平面复杂运动 连架杆(side links)：与机架相连的
4、构件1和3,曲柄(crank)：能绕其轴线回转360的连架杆 摇秆(rocker)：仅能绕其轴线往复摆动的连架杆,A,B,C,D,1,2,3,连杆,机架4,连架杆 (曲柄),连架杆 (摇杆),铰链四杆机构的三种基本型式,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构,铰链四杆机构根据其两连架杆运动形式的不同分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。,(1)曲柄摇杆机构(Crank-rocker mechanism),两连架杆中一为曲柄，一为摇杆。,(2)双曲柄机构(Double-crank mechanism),一般情况下, 如果一个曲柄以常数转动, 另一曲柄则以变速转动。,两连架杆均为曲柄
5、,(3)双摇杆机构(Double-rocker mechanism),两连架杆均为摇杆,(1) 曲柄摇杆机构,a. 电影放映机拉片机构,铰链四杆机构的应用,b. 搅拌机机构,铰链四杆机构的应用,c. 调整雷达天线俯仰角大小的机构,曲柄是原动件，可将曲柄的连续转动变为摇杆的往复摆动。,铰链四杆机构的应用,d. 缝纫机踏板机构,摇杆是驱动件,铰链四杆机构的应用,铰链四杆机构的应用,e. 输送机构,振动筛机构,铰链四杆机构的应用,(2) 双曲柄机构,正平行四边形机构,蒸汽机车的车轮联动机构,反平行四边形机构,车门启闭机构,铰链四杆机构的应用,起重机机构,(3) 双摇杆机构,在实际机器中，广泛应用着其
6、它类型的四杆机构。这些四杆机构的外形和构造往往均不相同，但它们通常均具有相同的运动特性或一定的内在联系。一般我们认为这些形形色色、各式各样的四杆机构都是由铰链四杆机构通过不同方法演化而来的。掌握这些演化方法和演化过程对我们认识和研究四杆机构有很大帮助。,三、平面四杆机构的演化,1. 转动副转化成移动副,2. 取不同构件为机架,3. 扩大转动副,三、平面四杆机构的演化,1. 转动副转化成移动副,r,Revolute four-bar mechanism 铰链四杆机构,曲线导轨曲柄滑块机构,变3构件形状,e 0,offset slider-crank mechanism 偏置式曲柄滑块机构,in-
7、line slider-crank mechanism 对心式曲柄滑块机构,一个转动副转化成移动副后的四杆机构,1. 转动副转化成移动副,连架杆曲柄轴转动中心A至滑块上转动副中心的移动方位线的垂直距离称为偏距，用e 表示。,曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,曲柄滑块机构的分类,偏置曲柄滑块机构,变2,3构件形状,正弦机构 (正弦发生器） sinusoid generator,s=lABsin,实例 1：缝纫机机针机构 实例 2：压缩机机构,两个转动副转化成移动副后的四杆机构,1. 转动副转化成移动副,正切机构： yLtg,1. 转动副转化成移动副,两个转动副转化成移动副后的四杆机构,双滑块机构,
8、正弦机构,正切机构,2. 取不同构件为机架,低副运动的可逆性： 无论以哪个构件为机架，机构各构件间相对运动不变。 低副运动的可逆性是重要的性质,本课程将经常应用这一性质进行机构设计! 选取不同构件为机架时，可得到不同型式的机构。 机构的倒置：采用不同构件为机架的演变方式。,转动副联接两个构件1和2。 当固定构件1时，构件2可作整周相对转动。 当固定构件2时，构件1也可作整周相对转动。,2. 取不同构件为机架,动画演示,如果转动副连接的两个构件能相对转动360，则该转动副称为整转副；否则称为摆动副。,， ，分别为相邻两边间的夹角。 ，变化范围0360，转动副A，B为整转副（周转副）。 ，变化范围
9、小于360 ，转动副C，D为摆动副。 构件1相对于构件2，4可作360 回转。 构件3相对于构件2，4仅能作小于360 的摆动。,2. 取不同构件为机架,2. 取不同构件为机架,铰链四杆机构,A，B为整转副，C为摆动副。,2. 取不同构件为机架,曲柄滑块机构,移动导杆机构 Translating sliding-rod mechanism,曲柄摇块机构 Crank and oscillating block mechanism,转动导杆机构 Rotating guide-bar mechanism,曲柄滑块机构 slider-crank mechanism,转动导杆机构,滑块3在构件4上移动，
10、构件4称为导杆，构件4同时还绕点A作整周转动，故称为转动导杆。 应用：小型牛头刨床中。,2. 取不同构件为机架,滑块3只能绕C点摆动，称为摇块(oscillating block)。,曲柄摇块机构,应用实例：1. 自卸车辆 2. 液压油缸,2. 取不同构件为机架,移动导杆机构 (也称定块机构),特点：构件4在滑块中作往复移动。 应用：手压抽水机或双作用式水泵等机器中。,2. 取不同构件为机架,演化,摆动导杆机构,特点：曲柄BC小于机架AB，导杆AE 只能作往复摆动。称为摆动 导杆。 应用：牛头刨床,2. 取不同构件为机架,转动导杆机构,牛头刨床 Shaping machine,摆动导杆机构的应
11、用,曲柄移动导杆机构 Crank and translating guide-bar mechanism,正弦机构 sinusoid generator,当取不同构件为机架时，可得三种不同型式的四杆机构。,2. 取不同构件为机架,具有两个移动副的四杆机构,双滑块机构 Double sliding block mechanism,应用实例：椭圆仪机构 特点：构件1上任一点所画出 的轨迹都是椭圆。,构件3为机架,正弦机构 sinusoid generator,双转块机构 double rotating block mechanism,应用实例：十字滑块联轴节,构件1为机架,双滑块机构 Double
12、 sliding block mechanism,3. 扩大转动副,将曲柄销B扩大使其超过曲柄的长度，则曲柄AB变为一几何中心与回转中心不相重合的圆盘。此圆盘称为偏心轮。该两中心间的距离称为偏心距。 具有偏心轮的机构称为偏心轮机构。 此偏心轮机构与曲柄滑块机构的运动特性完全相同。,3. 扩大转动副,多用在曲柄销承受较大冲击的机械上，或在曲柄较短的情况下，这时如果在曲柄的两端做两个转动副除造成加工和装配工艺的困难外，还影响构件的强度和刚度。,应用实例： 鄂式破碎机,偏心轮机构的应用,3. 扩大转动副,3. 扩大转动副,偏心轮机构的应用,平面四杆机构的分类和运动传递情况,平面四杆机构,铰链四杆机构,曲柄摇杆机构 (转动摆动) 双曲柄机构 (转动转动) 双摇杆机构（摆动摆动）,带有一个移动副的四杆机构,曲柄滑块机构 (转动移动) 导杆机构 曲柄摇块机构（转动摆动） 移动导杆机构（定块机构）（摆动移动）,带有两个移动副的四杆机构,曲柄移动导杆机构（正弦机构） (转动移动) 双转块机构（十字滑块联轴器）（转动转动） 双滑块机构（椭圆仪机构）（移动移动） 正切机构,
