L/O/G/O第二部分(第九章)平面连杆机构《机械基础》第九章第九章 平面连杆机构平面连杆机构§9-1 平面连杆机构概述 §9-2 铰链四杆机构§9-3 其他平面连杆机构§9-1 平面连杆机构概述 （Planar Linkage）连杆机构：各构件间均以低副（转动副、移动副、 球面副、圆柱副等）相连接的机构称为连杆机构， 也叫低副机构平面机构：各构件的相对运动平面互相平行（常用 的机构大多数为平面机构）空间机构：至少有两个构件能在三维空间中相对运 动连杆机构（面接触的结构）的优点：连杆机构（面接触的结构）的优点：Ø 运动副单位面积受压力较小，面接触便于润滑，故 磨损较小；Ø 制造方便，易获得较高的精度；Ø 两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的；Ø 连杆机构可以实现给定的运动规律或实现给定的运 动轨迹，但只用于速度较低的场合 平面连杆机构分为四杆机构和多杆机构铰链四杆机构：全部用转动副相连的平面四杆机构它是平面四杆机构的基本型式之一，其它型式的四杆机构可 看作是在它的基础上通过演化而成的§9-2 铰链四杆机构 （Four - bar linkages）机架：机构的固定构件；连杆：不直接与机架连接的构件；连架杆：与机架用转动副相连接的构件；连架杆可分为： 曲柄：能绕机架作整周转动的连架杆； 摇杆：只能绕机架作小于360°的某一角度摆动的连 架杆。
DABC摇 杆机架摇杆连杆双摇杆机构DAB C曲柄机架曲柄连杆双曲柄机构 曲柄摇杆机构DABC摇杆机架 曲柄连杆在铰链四杆机构中，按连架杆能否作整周转动， 可将铰链四杆机构分为：一、曲柄摇杆机构二、双曲柄机构三、双摇杆机构★★★曲柄存在的条件★★★1、整转副：2、整转副存在的条件：两构件能相对转动360的转动副取决于各杆的长度l1Al4l2 l3CBDB'C 'B“C “曲柄摇杆机构分析：若l1能绕A整周相对转动，则存在两个特殊位置在AC“ D中有：l4 (l2 l1)l3 l3 (l2 l1)l4l1l4 l2l3 …… （1）l1l3 l2l4 …… （2）l1l2 l4l3 …… （3）在AC 'D中有：将（1）、（2）、（3）式两两相加，得到以下关系式：l1 l2，l1 l3，l1 l4以上关系表明 l1 为最短杆曲柄存在的条件： （1）杆长之和条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和2）最短杆条件：连架杆和机架中必有一杆是最短杆l1l4 l2l3 …… （1）l1l3 l2l4 …… （2）l1l2 l4l3 …… （3）注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多 边形条件：最长杆的杆长 其余三杆长度之和。
你会判断由不同杆作机架时四杆机构属于 哪种机构么？ ——方法如下双摇杆机构曲柄摇杆机构双摇杆机构双曲柄机构以最短杆相邻杆为机架以与最短杆相对的杆为机架以最短杆为机架NY一、曲柄摇杆机构两个连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构曲柄1为原动件，作匀速转动；摇杆3为从动件，作变速往复摆动曲柄摇杆机构DABC摇杆机架 曲柄连杆雷达天线俯仰机构Ø可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动的 运动转换 搅拌机Ø可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动的 运动转换 Ø 可以将摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动汽车车窗雨刷机构缝纫机二、双曲柄机构两个连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构双曲柄机构DAB C曲柄机架曲柄连杆双曲柄机构惯性筛工作机构 从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同，故当主动曲柄1匀速回转一周 时，从动曲柄3作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作加 速往复运动，提高了工作性能 1、曲柄1为原动件，作等角速转动；从动件曲柄3也以相 同角速度转动特例：平行双曲柄机构，其相对两杆平行且相等2、当四个铰链中心处于同一直线上时，将出现运动不确 定状态B2C2AB1C1D123B3C3''C3'为了消除这种运动不确定状态,可在主、从动曲柄上错开一定角度再安装一组平行四边形机构。
ABCD123B1C1B'C'C'1B'1B'C'机车驱动轮联动机构三、双摇杆机构两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构双摇杆机构DABC摇 杆机架摇杆连杆双摇杆机构起重机吊臂结构 ABCD构成双摇杆机构，AD为机架，在主动摇杆AB的驱动下 ，随着机构的运动连杆BC的外伸端点E获得近似直线的水平运 动（EE），使吊重Q能作水平移动，大大节省了移动吊重所 需要的功率 飞机起落架机构 （1）机构的急回运动特性：四、曲柄摇杆机构的一些主要特性：摆角 C1C2DA B1B2B1C2∵ 1 2 , ∴ t1 t2 , 1 180 曲柄转角2 180 C1C2C2C1铰链C的平均速度：v1 < v2它表明摇杆具有急回运动特性 慢行程快行程 v1= / t1C1C2v2= / t2C1C2急回运动特性可用行程速比系数（或行程速度变化 系数）K 表示：曲柄摇杆机构的极位夹角 越大，K 值越大，急回运动 的性质越显著 =0、 K =1时，无急回特性 极限夹角计算公式：式中 为摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄所夹的 锐角，称为极位夹角（ C2AC1） 。
连杆机构输出件具有急回特性的条件：连杆机构输出件具有急回特性的条件：1）原动件作等角速整周转动；2）输出件具有正、反行程的往复运动；3）极位夹角 02）压力角和传动角ABCDFvca、机构压力角:在不计摩擦力、惯性 力和重力的条件下 ，机构中驱使输出 件运动的力与输出 件上受力点的速度 方向间所夹的锐角 ，称为机构压力角 ，通常用 表示b b、传动角：、传动角：压力角压力角 的余角ABCD vcFF1F2通常用 表示： 90 F1为有效分力；F1 = Fcos； ，F1在连杆设计中，为度量方便，习惯用传动角 来 判断机构传力性能 F1，机构传力性能越好；反之，机构传力越费劲，传动效率越低 ，连杆和从 动摇杆之间所夹的 锐角min [ ]；[ ]= 40~ 50；——[ ]为许为许用传动传动角曲柄摇杆机构的最小传动角min出现在曲柄与机架共线（即曲柄转角 = 0º 或 = 180 ）的位置机构运转时，传动角 是变化的，为了保证机构的正常工作，机构的传动角作出如下规定3）死点位置：（主动件条件）在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻 力的条件下:当摇杆为主动件，连杆和曲柄共线时，过铰链中 心A的力，对A点不产生力矩，不能使曲柄转动，机构 的这种位置称为死点位置 。
DA BCFBDACF① 机构停在死点位置，不能起动运转时，靠惯性 冲过死点缝纫机踏板机构工件夹紧机构② 利用死点实例思考题 ： Ø曲柄摇杆机构是否一定具有急回特性？ Ø是否肯定有死点位置？1.曲柄为原动件，当机构有极位夹角时，就有急回特 性； =0、K=1时，无急回特性2.存在死点位置的标志是：连杆与从动件共线 摇杆为原动件，有2个死点位置；曲柄为原动件，没有死点位置，因为此时连杆与从动杆不会共线设计实例】如图示的加热炉门启闭 机构，图中Ⅰ为炉门关闭位置，使用 要求在完全开启后门背朝上水平放置 并略低于炉口下沿，见图中Ⅱ位置 解：把炉门当作连杆BC，已知的两个位置 B1C1和B2C2 ，B和C已成为两个铰点，分别作 直线段B1B2、C1C2的平分线得b12和c12 ，另外 两铰点A和D就在这两根平分线上为确定A 、D的位置，根据实际安装需要，希望A、D 两铰链均安装在炉的正壁面上即图中yy位置 ，yy直线分别与b12、c12相交点A和D即为所求摇杆长转动副D→ ∞→ 直线→ 滑块摇杆3→ 移动副曲柄滑块机构一、曲柄滑块机构：当曲柄摇杆机构中的摇杆为无限长时，即为曲 柄滑块机构。
具有一个移动副和三个转动副§9-3 其它平面连杆机构(铰链四杆机构的演化) （Other Planar Linkages）曲柄滑块机构的应用——内燃机 对心曲柄滑块机构e —— 称为偏距e≠0，偏置曲柄滑块机构e = 0，对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构AeB2C2慢行程121B1C1（1）曲柄滑块机构的行程C1、C2：曲柄与连杆两次共线时，滑块移动的两个极 限位置曲柄滑块机构同样具有急回特性两个极限位置之间的距离，称为机构的行程H主动件：曲柄或滑块H（2）对心式曲柄滑块机构的死点位置：AB2B1C11C2机构停在死点位置，不能起动 解决办法：运转时，靠惯性冲过死点二、曲柄导杆机构1234应用实例：回转式油泵（转动导杆机构）牛头刨床的主体机构（摆动导杆机构） 取曲柄滑块机构的原连架杆2为机架而得到的，原连杆3 为主动件，若l3 l2，导杆1作整周运动，称为转动导杆 机构；若l3 l2，导杆1作往复摆动，称为摆动导杆机构 312423 41三、曲柄摇块机构举例：自卸卡车车箱的举升机构取曲柄滑块机构中的原连杆3为机架而得到的当原曲柄2为原 动件绕点转动时，滑块4绕机架3上的铰链中心摆动，故称该机 构为曲柄摇块机构或称为摆动滑块机构。
23412341手摇唧筒取曲柄滑块机构中的原滑块4为机架而得 到的当原曲柄2转动时，导杆1可在固 定滑块4中往复移动，故该机构称为移动 导杆机构（或定块机构）四、移动导杆机构2341应用实例：手压抽水机、抽油泵等。