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1、2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计一一、连杆机构设计的基本问题、连杆机构设计的基本问题 根据给定的运动要求选定机构的型式根据给定的运动要求选定机构的型式（型综合）（型综合）； 根据机构所要完成的功能运动而提出的设计条件根据机构所要完成的功能运动而提出的设计条件 （运动条件、几何条件和传力条件等），确定机构（运动条件、几何条件和传力条件等），确定机构 各构件的尺度参数各构件的尺度参数（尺度综合）（尺度综合）； 画出机构运动简图。画出机构运动简图。连杆机构设计的基本问题：连杆机构设计的基本问题：4）特殊的运动要求，如要求机构输出件有急回特性；）特殊的运动要求，如要求机构输出件有急
2、回特性；5）足够的运动空间等。）足够的运动空间等。 为了使机构设计得合理、可靠，设计中应满足的为了使机构设计得合理、可靠，设计中应满足的一一、连杆机构设计的基本问题、连杆机构设计的基本问题 1）要求某连架杆为曲柄；）要求某连架杆为曲柄；2）要求机构的运动具有连续性；）要求机构的运动具有连续性；3）要求最小传动角在许用传动角范围内，即）要求最小传动角在许用传动角范围内，即附加条件：附加条件：2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计 根据机械的用途和性能要求等的不同，对连杆根据机械的用途和性能要求等的不同，对连杆机构设计的要求是多种多样的，但这些设计要求，机构设计的要求是多种多样的，但
3、这些设计要求，一般可归纳为以下两类问题：一般可归纳为以下两类问题：设计方法设计方法实验法；实验法；几何法（作图法）；几何法（作图法）；解析法解析法2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计1)1)按照给定从动件的位置设计四杆机构，按照给定从动件的位置设计四杆机构， 称为称为位置设计位置设计。2)2)按照给定点的运动轨迹设计四杆机构，按照给定点的运动轨迹设计四杆机构， 称为称为轨迹设计。轨迹设计。已知条件已知条件连杆的长度和活动铰链连杆的长度和活动铰链B、C连杆给定的位置连杆给定的位置二个二个或或三个三个位置位置求解内容求解内容确定两固定铰链、的位置确定两固定铰链、的位置求解求解其余三
4、杆（其余三杆（L、L L、L L）的长度）的长度二、用作图法设计四杆机构二、用作图法设计四杆机构 1、按连杆预定的位置设计四杆机构、按连杆预定的位置设计四杆机构(已知活动铰链，求固定铰链。已知活动铰链，求固定铰链。 即求活动铰链轨迹圆的圆心）。即求活动铰链轨迹圆的圆心）。垂直平分线法垂直平分线法2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计该机构设计的主要问题是确定两固定铰链该机构设计的主要问题是确定两固定铰链A和和D点的位置。点的位置。由于由于B、C两点的运动轨迹是圆，该圆的中心就是固定铰链两点的运动轨迹是圆，该圆的中心就是固定铰链的位置，因此的位置，因此A、D的位置应分别位于的位置应
5、分别位于B1B2和和C1C2的垂直平的垂直平分线分线b12和和c12上上 分析分析：2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计二、用作图法设计四杆机构二、用作图法设计四杆机构 步骤步骤：注：注：若给定连杆三若给定连杆三个位置，有唯一的个位置，有唯一的解，若给定两个位解，若给定两个位置有无穷多个解。置有无穷多个解。（2）分别作）分别作B1B2、B2B3的垂直平分线的垂直平分线，其交点即为固定铰链点其交点即为固定铰链点A。（3）同理作出同理作出D点；点；（4）连接）连接A、B、C、D即为所求。即为所求。A AD DB1B2B3C1C2C3（1）选比例尺，作出连杆的已知位置；）选比例尺，作
6、出连杆的已知位置； 二、用作图法设计四杆机构二、用作图法设计四杆机构 2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计例例 设计铸造车间造型机的翻转机构设计铸造车间造型机的翻转机构4AD3B1C1B2C22E2F2B2C2托台托台31A49 振振实台实台砂箱砂箱7B1C1DE1F1256作用力作用力C2132B3DE2AB1B2E1E3312C3C2C12、按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构 (已知固定铰链已知固定铰链 和某一活动铰链，求另一活动铰链）。和某一活动铰链，求另一活动铰链）。刚化转动法刚化转动法二、用作图法设计四杆机构二、用作图法设计四杆机
7、构 2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计1122ADO33随便取定两个活动饺链中心行吗？随便取定两个活动饺链中心行吗？机构倒置机构倒置 根据机构倒置的理论，我们能否把按连架杆根据机构倒置的理论，我们能否把按连架杆预定的对应位置设计四杆机构的问题转化为按连预定的对应位置设计四杆机构的问题转化为按连杆预定的位置设计四杆机构的问题呢杆预定的位置设计四杆机构的问题呢? ? 二、用作图法设计四杆机构二、用作图法设计四杆机构 2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计(已知固定铰链和某一活动铰链，求另一活动铰链）。已知固定铰链和某一活动铰链，求另一活动铰链）。刚化转动法刚化转动法
8、已知条件：已知条件：两连架杆的对应位置两连架杆的对应位置曲柄曲柄ABAB： 1 1 、 2 2、 3 3摇杆摇杆LCD上上标线标线ED对应位置：对应位置： 1 、 2、 3B2B3E1E3B1DA 1 1 2 2 3 3 1 3 2CE2求解内容：求解内容：确定连杆与摇杆相连接的活动铰链确定连杆与摇杆相连接的活动铰链C的位置的位置求解求解连杆杆连杆杆LC、摇杆摇杆L L的长度的长度二、用作图法设计四杆机构二、用作图法设计四杆机构 2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计取DE1为机架ADCjBj二、用作图法设计四杆机构二、用作图法设计四杆机构 2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面
9、连杆机构的设计 1）机构倒置。选）机构倒置。选比例尺，作出连架杆及比例尺，作出连架杆及机架的已知位置，并选机架的已知位置，并选定新定新“机架机架”；步骤：步骤： 2）刚化转动。将）刚化转动。将其它位置的四杆机构其它位置的四杆机构刚化转动到与刚化转动到与“机架机架”重和；重和； 3）作垂直平分）作垂直平分线，其交点即为所线，其交点即为所求。求。 4）连接）连接A、B1、C1、D即为所求四杆即为所求四杆机构。机构。E1AB1DEjBj j 0 0 j 2E1E2B1DAB2B3E3 1 1 2 2 3 3 1 3BBc例题：例题：步骤：步骤：1）机构倒置。）机构倒置。2）刚化转动。）刚化转动。3）
10、作垂直平分线，）作垂直平分线，其交点即为所求。其交点即为所求。4）连接）连接A、B1、C1、D即为所求四杆机构。即为所求四杆机构。图示，已知两连架杆的对应位置，设计此四杆机构。图示，已知两连架杆的对应位置，设计此四杆机构。3、 按给定的行程速比系数按给定的行程速比系数K设计四杆机构设计四杆机构（1）铰链四杆机构）铰链四杆机构 设已知摇杆的长度设已知摇杆的长度CD、摆角摆角及行程速比系数及行程速比系数K，设计此曲柄摇杆机构。设计此曲柄摇杆机构。1）计算）计算1800（K-1） /(K+1）；）；步骤步骤：2）选比例尺，作出已知位置；选比例尺，作出已知位置；AD DC1C2BO3）作作 rt C1
11、C2P， 使使C1C2P=900， C2C1P=900- ， 则则C1P C2= 。900- P4）作）作rt C1C2P 的外接圆。的外接圆。5) 由附加条件和连续传动条由附加条件和连续传动条件确定件确定A点。点。6）求曲柄、连杆长度。）求曲柄、连杆长度。 lAC1b+a， lAC2=b-a，故故 a=l(AC1-AC2)/2 b=l(AC1+AC2)/27）连接连接A、B、C、D即为所求。即为所求。则圆弧则圆弧C1PC2上任一点上任一点A至至C1和和C2的连线的夹角都等于极的连线的夹角都等于极位夹角位夹角，所以曲柄轴心所以曲柄轴心A应应在此圆弧上。在此圆弧上。二、用作图法设计四杆机构二、用
12、作图法设计四杆机构 2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计(2) 曲柄滑块机构曲柄滑块机构已知已知K、H和和e，设计此机构。设计此机构。2aAB134CbvcHOeAc1c2B步骤：步骤： 1）计算）计算1800（K-1/K+1）;2）选比例尺，作一直线选比例尺，作一直线C1C2=H;3）作）作H H的垂线的垂线和和C1C2O=900- ， 此两线相交于点此两线相交于点O；4）以）以O为圆心，过为圆心，过C1、C2作圆，作圆， A点点应在此圆弧上选取；应在此圆弧上选取；5) 作平行作平行C1C2且间距等于且间距等于e的直的直 线，与圆弧的交点即为线，与圆弧的交点即为A点；点；6）
13、由公式求曲柄、连杆长度。）由公式求曲柄、连杆长度。 二、用作图法设计四杆机构二、用作图法设计四杆机构 2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计 （3）导杆机构导杆机构已知已知d、K，设计此机构。设计此机构。DAdC2mn1）按公式计算）按公式计算1800（K-1/K+1）。）。2）选比例尺，任取一点选比例尺，任取一点D，作，作mDn=。3）作）作mDn等分角线，在此分角线上取等分角线，在此分角线上取 LAD=d， 即得曲柄回转中心即得曲柄回转中心 A。4）过点过点A作导杆的垂直线作导杆的垂直线AC1(或或AC2) 则该线段长则该线段长 即为曲柄的长度。即为曲柄的长度。故故ad sin(2)。C1a步骤：步骤：二、用作图法设计四杆机构二、用作图法设计四杆机构 2-6 2-6 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计
