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1、平面连杆机构平面连杆机构 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构平面连杆机构平面连杆机构本章学习要求本章学习要求u明确平面连杆机构的概念及特点。明确平面连杆机构的概念及特点。u明确铰链四杆机构的主要形式及其用途。明确铰链四杆机构的主要形式及其用途。u掌握铰链四杆机构基本类型的判别方法。掌握铰链四杆机构基本类型的判别方法。u明确演化机构的主要形式及特点。明确演化机构的主要形式及特点。u掌握平面四杆机构的典型运动特性及传力特征。掌握平面四杆机构的典型运动特性及传力特征。u了解平面四杆机构的设计方法。了解平面四杆机构的设计方法。无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5
2、 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构 2 2、双曲柄机构、双曲柄机构振动筛机构振动筛机构机车车轮机车车轮无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机
3、构 双曲柄机构特例：正平行四边形机构、反平行四边形机构双曲柄机构特例：正平行四边形机构、反平行四边形机构特点：二曲柄等速应用应用1应用应用2正平行四边形机构正平行四边形机构反平行四边形机构反平行四边形机构特点：二曲柄转向相反车门开闭机构车门开闭机构无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构 3 3、双摇杆机构、双摇杆机构铸造用大型造型铸造用大型造型机的翻箱机构机的翻箱机构 无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构1 1、曲柄存在的条件、曲
4、柄存在的条件aabc bcd蓝色三角形成立蓝色三角形成立红色三角形成立红色三角形成立三、铰链四杆机构基本类型的判别三、铰链四杆机构基本类型的判别无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和最短杆是连架杆或机架最短杆是连架杆或机架a a最短最短最短杆与最长杆之和小于等最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和于其它两杆长度之和当最短杆为连架杆，则最短杆是曲柄当最短杆为连架杆，则最短杆是曲柄当最短杆为机架，则两个连架杆均为曲柄。当最短杆为机
5、架，则两个连架杆均为曲柄。结论结论结论结论无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构2 2、铰链四杆机构基本类型的判别方法、铰链四杆机构基本类型的判别方法最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和时，最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和时，取不同构件为机架，则得不同的机构：取不同构件为机架，则得不同的机构： 若取最短构件为机架若取最短构件为机架ab(两个连架杆均为两个连架杆均为曲柄曲柄)，则该机构为双曲柄机构。，则该机构为双曲柄机构。 若取最短构件为连杆若取最短构件为连杆dc(不存在曲柄不存在曲柄)，则该机构为
6、双摇杆机构。则该机构为双摇杆机构。 若取最短构件为连架杆若取最短构件为连架杆ad或或bc(最短杆为最短杆为曲柄曲柄)，则该机构为曲柄摇杆机构。，则该机构为曲柄摇杆机构。acdb无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构最短杆与最长杆之和大于其它两杆长度之和时，最短杆与最长杆之和大于其它两杆长度之和时，机构中不存在曲柄，所以该机构为双摇杆机构。机构中不存在曲柄，所以该机构为双摇杆机构。acdb无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构请判断下
7、列机构属于何类型？请判断下列机构属于何类型？练一练3012010090答：答：曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构1、70120150602、答：答：双摇杆机构双摇杆机构无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构问题讨论：下列机构的曲柄存在条件问题讨论：下列机构的曲柄存在条件a ba b+eaBbACa)aBbACeb)aBbACec)a b-ed)aCABb?想一想无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构1 1、曲柄滑块机构、曲柄滑块机构3Dr1B
8、2C34AD铰链四杆机构铰链四杆机构曲线导轨曲柄滑块机构曲线导轨曲柄滑块机构变3构件形状r e 01B24AC31B24AC3对心式曲柄滑块机构对心式曲柄滑块机构 偏置式曲柄滑块机构偏置式曲柄滑块机构 1B2C4A四、铰链四杆机构的演化四、铰链四杆机构的演化无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构2 2、摇块机构、摇块机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构2作机架3B2C曲柄摇块机构曲柄摇块机构 液压动作筒液压动作筒车箱举升机构车箱举升机构A41A41B2C3无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机
9、械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构3 3、定块机构、定块机构A41B2C3曲柄滑块机构曲柄滑块机构3定块机构定块机构1BA21BA21BA2手动唧筒机构手动唧筒机构3作机架应用1B24AC3无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构4 4、导杆机构、导杆机构A41B2C3作机架 A41B2C3导杆机构导杆机构举例：举例：牛头刨床刨刀驱动机构牛头刨床刨刀驱动机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆
10、机构1. 1. 极位夹角极位夹角ADabd：极位夹角：极位夹角动画演示动画演示：摇杆摆角：摇杆摆角五、四杆机构的基本特性五、四杆机构的基本特性当机构从动件处于两极限位置时，主动件曲柄在两相应位当机构从动件处于两极限位置时，主动件曲柄在两相应位置置A AB B和和A AB B所夹的锐角所夹的锐角，称为极位夹角。，称为极位夹角。无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构2. 2. 急回特性及行程速度变化系数急回特性及行程速度变化系数时间：时间：转角：转角：运动运动：从动件从动件c c的平的平均角速度：均角速度：急回运动：
11、当曲柄等速回转的情况下，通常把从动件往复急回运动：当曲柄等速回转的情况下，通常把从动件往复运动速度快慢不同的运动称为急回运动。运动速度快慢不同的运动称为急回运动。DabdccabA11 = C主动件主动件a a时间：时间：转角转角：运动：运动：从动件从动件c c无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构行程速比系数行程速比系数K K 通常把从动件往复运动平均速度的比值通常把从动件往复运动平均速度的比值( (大于大于1)1)称为行程速比系数，用称为行程速比系数，用K K表示。表示。无锡商院机电系无锡商院机电系 2010
12、 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构分析：K=180+180-观察观察？=0=0，k=?k=?，表示？，表示？k=1k=1，无急回特性，无急回特性？00，k=?k=?，表示？，表示？K1K1，有急回特性，有急回特性？，k k如何变化，表示？如何变化，表示？k k ，急回特性愈显著，急回特性愈显著无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构判判 断断1.1.曲柄摇杆机构中，摇杆两极限位置的夹角称为极曲柄摇杆机构中，摇杆两极限位置的夹角称为极位夹角。位夹角。（）2.2.平面连杆
13、机构急回特性可以缩短非生产时间，提高平面连杆机构急回特性可以缩短非生产时间，提高工作效率。工作效率。3. 3. 机构工作件的空回行程平均速度大于工作行程平均机构工作件的空回行程平均速度大于工作行程平均速度的特性称为急回特性。速度的特性称为急回特性。4. 4. 曲柄摇杆机构中，以曲柄为主动件，曲柄摇杆机构中，以曲柄为主动件， 摇杆为从动件，摇杆为从动件，一定具有急回特性。一定具有急回特性。（）（）（）练一练无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构选选 择择1.1.有急回特性的平面连杆机构的行程速比系数有急回特性的平面
14、连杆机构的行程速比系数k k为多少？为多少？2.2.图示曲柄摇图示曲柄摇杆机构，该机杆机构，该机构的行程速比构的行程速比系数系数k k为多少？为多少？A A）k=1 Bk=1 B）k1 Ck1 C）k1 Dk1 D）k1k1 k1 C C）k=0 Dk=0 D）k1k1BA练一练无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构计计 算算如图所示，如图所示，=30=30，该机构的急回特性系数，该机构的急回特性系数k k为多少？为多少？C2B1BB2CC1AD12工作行程工作行程空回行程空回行程解：解：k=180+180-=1
15、80+30180-30=1.4练一练无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构aBbACa)aBbACeb)aBbACec)d)aCABb0a+bC2b-aC1a+bC2b-aC1C2C2问题讨论：下列机构有无急回特性，问题讨论：下列机构有无急回特性，若有，标出极位夹角若有，标出极位夹角 。想一想无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构3 3、压力角和传动角、压力角和传动角压力角：压力角：力力F F的作用线与力作用点绝对速度的作用线与力作
16、用点绝对速度V V所夹的所夹的锐角锐角称为压力角。称为压力角。传动角：压力角的余角传动角：压力角的余角称为传动角称为传动角在其它条件不变的情况下压力角在其它条件不变的情况下压力角越大，作功越大，作功W W越大越大无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构所以压力角是机构传力性能的一个重要指标，它是力的利所以压力角是机构传力性能的一个重要指标，它是力的利用率大小的衡量指标。用率大小的衡量指标。压力角越小，传动角越大，机构传力性能越好。压力角越小，传动角越大，机构传力性能越好。ABCDabcdFtFnF在图示铰链四杆机构
17、中，设在图示铰链四杆机构中，设ABAB杆为原动杆为原动件，如不计各构件质量和运动副中的摩件，如不计各构件质量和运动副中的摩擦，连杆擦，连杆BCBC为二力杆件，它作用于从动为二力杆件，它作用于从动件件CDCD上的力上的力F F是沿是沿BCBC方向的。方向的。FtFt为有效分力，为有效分力，FnFn为有害分力为有害分力压力角压力角 越小越小，有效分力越大。无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构ABCDabcdFFtFn曲柄摇杆机构的压力角曲柄摇杆机构的压力角无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月
18、月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构ABCDabcdFFtFn对一般机械对一般机械max 50o或或 min 40o对大功率机械对大功率机械max 40o或或 min 50o曲柄摇杆机构的压力角曲柄摇杆机构的压力角无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构maxminaBbACeb)aBbACa)Abb minmin问题讨论：标出下列机构在图示位置的压问题讨论：标出下列机构在图示位置的压力角力角 传动传动 及最小传动角及最小传动角 min.min.d)aCABb 00; 900.e)e) 00
19、; 900.想一想无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构4 4、机构的死点位置、机构的死点位置死点位置死点位置B2C24ABCD231=00=00B1C1u 死点：机构运动时出现传动角死点：机构运动时出现传动角 =0=00 0 的位置。的位置。BACB1C=00C2B2=00无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点无死点存在无死点存在DA无锡商院机电系无锡商院机电系
20、2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构曲柄摇杆机构（摇杆为主动件）的死点曲柄摇杆机构（摇杆为主动件）的死点AB与与BC共线时共线时或者或者机构有死点存在机构有死点存在DA无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构曲柄滑块机构（曲柄为主动件）的死点曲柄滑块机构（曲柄为主动件）的死点e无死点存在无死点存在无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构e曲柄滑块机构（滑块为主动件）的死点曲柄滑块机构
21、（滑块为主动件）的死点有死点存在有死点存在无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构火车轮火车轮避免死点位置的危害避免死点位置的危害加虚约束的平行四边形机构加虚约束的平行四边形机构无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构加虚约束的平行四边形机构加虚约束的平行四边形机构避免死点位置的危害避免死点位置的危害无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构飞机起落架机构=0
22、0折叠家具机构=00死点的利用死点的利用无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构图解法图解法:六、平面四杆机构的运动设计六、平面四杆机构的运动设计连杆机构的运动设计方法有图解法、连杆机构的运动设计方法有图解法、 实验法和解析法三种。实验法和解析法三种。 简单易行简单易行几何概念清晰几何概念清晰精确程度较低精确程度较低 无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构设已知连杆设已知连杆BCBC的长度的长度l lBCBC，及三个预定位置，及三个预
23、定位置B B1 1C C1 1 、B B2 2C C2 2 、B B3 3C C3 3，试设计此铰，试设计此铰链四杆机构。链四杆机构。1)1)选取比例尺选取比例尺 l l，按预定位置画，按预定位置画出出B1C1 B1C1 、 B2C2 B2C2 、B3C3B3C32)2)活动铰链相对于活动铰链相对于固定铰链的运动轨固定铰链的运动轨迹为圆；迹为圆；3) 3) 用三点定心法确用三点定心法确定二固定铰链定二固定铰链A,DA,D。B1B2B3C2C3C14) 4) 计算待求杆长计算待求杆长l lABAB=AB =AB l l m; m;l lCDCD=CD =CD l l m; m;l lADAD=A
24、D =AD l l m; m;DA1 1、按连杆的预定位置设计四杆机构、按连杆的预定位置设计四杆机构无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构 连杆尺寸确定后有唯一解；连杆尺寸确定后有唯一解；连杆尺寸确定后有唯一解；连杆尺寸确定后有唯一解； 二位置设计，无穷解，可添加其它条件，二位置设计，无穷解，可添加其它条件，二位置设计，无穷解，可添加其它条件，二位置设计，无穷解，可添加其它条件， 如机构尺寸传动角大小有无曲柄等。如机构尺寸传动角大小有无曲柄等。如机构尺寸传动角大小有无曲柄等。如机构尺寸传动角大小有无曲柄等。 四个
25、位置设计，四个位置设计，四个位置设计，四个位置设计，BCBCBCBC不能任意选定。但总可以在连杆上找到一些不能任意选定。但总可以在连杆上找到一些不能任意选定。但总可以在连杆上找到一些不能任意选定。但总可以在连杆上找到一些点，其四个位置在同一圆上，涉及布尔梅斯特理论。点，其四个位置在同一圆上，涉及布尔梅斯特理论。点，其四个位置在同一圆上，涉及布尔梅斯特理论。点，其四个位置在同一圆上，涉及布尔梅斯特理论。五个位置设计，可能有解，可能无解。五个位置设计，可能有解，可能无解。五个位置设计，可能有解，可能无解。五个位置设计，可能有解，可能无解。想一想问题讨论问题讨论无锡商院机电系无锡商院机电系 2010
26、 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构u 工程要求：工程要求：u 要点：要点：u 思路：思路：A, CA, C1 1, C, C2 2三点所在圆和三点所在圆和 角之关系。角之关系。900- u 问题：问题：A CA C1 1, AC, AC2 2, AB, BC, AB, BC长度长度关系。关系。ACAC1 1=BC-AB=BC-ABACAC2 2=BC+AB=BC+ABAB=(ACAB=(AC2 2-AC-AC1 1) )2 2根据条件，只有根据条件，只有D, D, C C1 1, C, C2 2确定，确定，A A点待定。如何确定点待定。如何确定A
27、 A点点?B1C11B2C24ABCD231oA2 2、按急回特性要求设计四杆机构（、按急回特性要求设计四杆机构（给定摇杆长，从动件行程给定摇杆长，从动件行程）掌握极位夹角及其与掌握极位夹角及其与K K的关系的关系设计满足给定的行程速比系数设计满足给定的行程速比系数K K的四杆机构的四杆机构无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构r=B2C2r=EF900- 按急回特性要求设计平面四杆机构按急回特性要求设计平面四杆机构 B2C2o已知：已知：L LCDCD, , , K, K。曲柄摇杆机构其它三杆长曲柄摇杆机构其它
28、三杆长度度L LABAB, L, LBCBC, L, LADAD。比例尺比例尺C1DAEFBC未知杆长未知杆长l lABAB = AB u = AB ul lmmmml lBCBC = BC u = BC ul lmmmml lAD AD = AD u= AD ul lmm mm u 问题讨论问题讨论 无其它条件，有无穷多解；无其它条件，有无穷多解； 有其它条件，如最小传动角要求时，要检验最小传动角。有其它条件，如最小传动角要求时，要检验最小传动角。 无穷多解为简单解析计算提供了机会。无穷多解为简单解析计算提供了机会。 如确定如确定A A点一个特殊位置，用点一个特殊位置，用 ACAC1 1C
29、C2 2求解求解。练一练无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构900- 已知：滑块行程已知：滑块行程H, H, 行程速比系数行程速比系数K KC1C2c12o从动件受力点二极限位从动件受力点二极限位置置C C1 1C C2 2与曲柄回转中心与曲柄回转中心A A所在之圆。所在之圆。作法同曲柄摇杆机构作法同曲柄摇杆机构有偏距有偏距e e要求时解数受限。要求时解数受限。练一练按急回特性要求设计曲柄滑块机构按急回特性要求设计曲柄滑块机构思路：思路：无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机
30、械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构 已知：机架长已知：机架长l lACAC, , 行程速比系数行程速比系数K KB1B2特点：特点：CA练一练按急回特性要求设计导杆机构按急回特性要求设计导杆机构思路：思路：无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构u1 1、平面连杆机构的概念及特点、平面连杆机构的概念及特点 连杆机构连杆机构平面连杆机构平面连杆机构平面四杆机构平面四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构总总 结结u2 2、铰链四杆机构的基本类型、铰链四杆机构的基本类型 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机
31、构 双摇杆机构双摇杆机构无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构总结：总结：lmin+lmaxl1+l2最短杆为连架杆最短杆为连架杆曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构最短杆为机架最短杆为机架双曲柄机构双曲柄机构最短杆为连杆最短杆为连杆双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构YESNOu3 3、铰链四杆机构基本类型的判别、铰链四杆机构基本类型的判别无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构u4 4、铰链四杆机构的演化、铰链四杆机构的演化 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 定块机构定块机构 摇块机构摇块机构 导杆机构导杆机构总结：总结：u5 5、四杆机构的基本特征、四杆机构的基本特征 极位夹角极位夹角 急回特性及行程速比系数急回特性及行程速比系数 压力角及传动角压力角及传动角 死点位置死点位置u6 6、平面四杆机构的设计、平面四杆机构的设计 无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 机械基础机械基础 第五章第五章 平面连杆机构平面连杆机构无锡商院机电系无锡商院机电系 2010 2010年年5 5月月 结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！54
