1、1,书名：机械设计基础 ISBN： 978-7-111-45747-3 作者：赵永刚 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件,2,第2章 平面连杆机构,21 概述 22 铰链四杆机构 23 含有一个移动副的平面四杆机构 24 平面四杆机构的工作特性 25 平面四杆机构的设计,3,平面连杆机构是由若干构件用平面低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传递动力。,平面连杆机构的优点:,由于是低副，为面接触，所以承受压强小、便于润滑、磨损较轻，可承受较大载荷；,结构简单，加工方便，构件之间的接触是有构件本身的几何约束来保持的，所以构件工作可靠；,可使从动件实现多种形式的
2、运动，满足多种运动规律的要求；,利用平面连杆机构中的连杆可满足多种运动轨迹的要求。,平面连杆机构的缺点:,根据从动件所需要的运动规律或轨迹来设计连杆机构比较复杂，精度不高；,运动时产生的惯性难以平衡，不适用于高速场合。,概念,21 概述,4,平面连杆机构的类型很多，一般的多杆机构可以看成是由几个四杆机构所组成。平面四杆机构不仅应用广泛，而且是多杆机构的基础。,21 概述,5,由四个构件通过低副联接而成的平面连杆机构，称为四杆机构。,如果所有低副均为转动副，这种四杆机构就称为铰链四杆机构。,21 概述,6,基本型式： 铰链四杆机构，其它四杆机构都是 由它演变得到的。 常用名词： 曲柄作整周定轴回
3、转的构件； 连杆作平面运动且不与机架相连的构件； 摇杆作定轴摆动的构件； 连架杆与机架相连的构件； 周转副能作360相对回转的运动副； 摆转副只能作有限角度摆动的运动副。,平面四杆机构的基本型式,22 铰链四杆机构,7,1、曲柄摇杆机构 特征：曲柄摇杆。 作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动，反之 可将摇杆的往复摆动转变为曲柄的连续回转。 如下图所示雷达天线,22 铰链四杆机构,8,搅面机,1、曲柄摇杆机构,22 铰链四杆机构,9,缝纫机脚踏板机构,1、曲柄摇杆机构,22 铰链四杆机构,10,跑步机,1、曲柄摇杆机构,22 铰链四杆机构,11,自动送料机构,1、曲柄摇杆机构,22 铰链四
4、杆机构,12,2、双曲柄机构 特征：两个曲柄。,作用：将等速回转转变为等速或变速回转。如图所示惯性筛,特例：平行四边形机构,22 铰链四杆机构,13,插床机构,2、双曲柄机构,22 铰链四杆机构,14,平行（逆平行）四边形机构,两连架杆等长且平行，两个曲柄转动角速度相同，连杆作平动； 两连架杆等长不平行，两曲柄沿相反方向转动。,22 铰链四杆机构,15,3、双摇杆机构,特征：两个连架杆都是摇杆,22 铰链四杆机构,16,港口起重机,选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线,22 铰链四杆机构,17,飞机起落架,3、双摇杆机构,22 铰链四杆机构,18,等腰梯形机构汽车转向机构,22 铰链四杆机
5、构,19,风扇摇头,22 铰链四杆机构,20,曲柄存在条件,22 铰链四杆机构,21,曲柄存在条件,如图所示，设ad， 同理有：da，db，dc AD杆为最短杆。,22 铰链四杆机构,22,铰链四杆机构中存在曲柄的条件： 1）连架杆和机架中必有一杆为最短杆。 2）最长杆与最短杆的长度之和应其他两杆长度之和，称为杆长条件。,22 铰链四杆机构,23,当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动副都是周转副。 选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构。 当不满足杆长条件是，均为双摇杆机构,22 铰链四杆机构,24,转动副演化为移动副,改变构件的形状的运动尺寸,23 含有移动副的平面四杆机构,25,曲柄
6、滑块机构转化为双滑块机构,23 含有移动副的平面四杆机构,26,正弦机构应用实例,缝纫机针运动机构,23 含有移动副的平面四杆机构,27,运动副尺寸扩大,将机构中转动副B的半径扩大，使之超过曲柄AB的长度，得到偏心轮机构。,23 含有移动副的平面四杆机构,28,机构倒置,铰链四杆机构倒置,23 含有移动副的平面四杆机构,29,曲柄滑块机构倒置,曲柄滑块机构,转动导杆机构,曲柄摇块机构,固定滑块机构,23 含有移动副的平面四杆机构,30,当构件2和构件4均能作整周转动，小型刨床就是应用实例,23 含有移动副的平面四杆机构,31,当杆2的长度小于机架长度时，导秆4只能作来回摆动，又称为摆动导秆机构
7、，牛头刨中的主运动机构是他的应用实例,23 含有移动副的平面四杆机构,32,当以构件3为机架时，可演化成定块机构图示压水机就是实例,23 含有移动副的平面四杆机构,33,正弦机构倒置,正弦机构,双滑块机构,双转块机构,正弦机构,23 含有移动副的平面四杆机构,34,双滑块机构(椭圆仪),23 含有移动副的平面四杆机构,35,双转块机构(十字滑块联轴器),23 含有移动副的平面四杆机构,36,运动副包容关系逆转,曲柄摇块机构,摆动导杆机构,23 含有移动副的平面四杆机构,37,急回运动特性,在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两 个极限位置，简称极位。此两处曲柄之间的所夹的锐角称为
8、极位夹角。,当曲柄以逆时针转过180+时，摇杆从C1D位置摆到C2D。 所花时间为t1 ，平均速度为V1，那么有：,24 平面四杆机构的工作特征,38,当曲柄以继续转过180-时，摇杆从C2D摆到C1D，所 花时间为t2 ,平均速度为V2 ，那么有：,因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动的时间不一样，平均速度也不等。 并且：t1 t2 V2 V1 摇杆的这种特性称为急回运动。,K为行程速比系数。 只要0，就有K1，且越大，K值越大，急回性质越明显。,偏置曲柄滑块机构和导杆机构由于存在急回特性，故可用在空行 程节省运动时间中，例如牛头刨、往复式输送机,24 平面四杆机构的工作特征,39,牛头刨床机构,
9、24 平面四杆机构的工作特征,40,传动角和压力角,连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角（F与Fn夹角）。Ft，对传动有利。 因此用的大小来表示机构传动力性能的好坏。 为了保证机构良好的传力性能，设计时要求：min40。,压力角：,从动件上某点的受力方向与从动件上该点速度方向的所夹的锐角。,传动角,24 平面四杆机构的工作特征,41,min出现的位置： 当BCD90时， BCD 当BCD90时， 180-BCD 当BCD最小或最大时，都有可能出现min，此位置一定是主动件与机架共线两处之一。,如果90度， 2=180 ， min取1和2中较小者。,24 平面四杆机构的工作特征,42,死点位置,摇
10、杆为主动件，且连杆与 曲柄两次共线时，有：0， 此时机构不能运动， 称此位置为“死点” 死点的避免与应用： （1）两组机构错开排列，如火车轮机构 （2）靠飞轮的惯性，如内然机、缝纫机 （3）也可以利用死点进行工作，如起落架、钻夹具等。,24 平面四杆机构的工作特征,43,24 平面四杆机构的工作特征,44,24 平面四杆机构的工作特征,45,运动连续性,运动连续性是指连杆机构在运动过程中能否依次实现给定的各个位置。,错位不连续,错序不连续,24 平面四杆机构的工作特征,46,一个设计过程：已知条件构件尺寸,两类基本问题：实现给定运动规律实现给定运动轨迹,三种设计方法： 图解法解析法实验法,已知
11、条件：运动条件、几何条件、动力条件。,简明易懂，精确性差。,精确度好，计算繁杂。,形象直观，过程复杂。,25 平面四杆机构的设计,47,图解法设计平面四杆机构,1.按给定连杆位置设计四杆机构,已知：连杆BC长度及三个位置（B1C1,B2C2,B3C3）,要求：设计铰链四杆机构,设计步骤：,连接B1B2、B2B3，,作线B1B2、B2B3的垂直平分线b12、b23，交于A点；,连接C1C2、C2C3，,作线C1C2、C2C3的垂直平分线c12、c23，交于D点；,连接AB1、C1D。,25 平面四杆机构的设计,48,2.按行程速比系数设计平面四杆机构,25 平面四杆机构的设计,49,2.按行程速比系数设计平面四杆机构,25 平面四杆机构的设计,50,本章结束,休息一会！,
