1、第 2 章 连杆机构,若干刚性构件通过低副联接而成的机构，称为连杆机构。,第 2 章 连杆机构,2.1 平面连杆机构的类型 2.2 平面连杆机构的工作特性 2.3 平面连杆机构的特点及功能 2.4 平面连杆机构的运动分析 2.5 平面连杆机构的运动设计 2.6 空间连杆机构简介,2.1 平面连杆机构的类型,2.1.1 平面四杆机构的基本形式,AD：机架 AB、CD：连架杆 BC：连杆,A、B：整转副 C、D：摆动副,铰链四杆机构,连架杆：定轴转动 连 杆：平面一般运动,1 曲柄摇杆机构,AB：曲柄 CD：摇杆,2 双曲柄机构,AB：曲柄 CD：曲柄,平行四杆机构,3 双摇杆机构,AB：摇杆 C
2、D：摇杆,曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构,平面连杆机构,铰链四杆机构,四杆机构,偏置曲柄滑块机构,转动副转化为移动副,2.1.2 平面四杆机构的演化,取不同构件作机架,低副可逆性,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构,曲柄摇杆机构,转动副转化为移动副 取不同构件作机架,2.1.2 平面四杆机构的演化,曲柄摇块机构,摆动导杆机构,曲柄摇杆机构,转动副转化为移动副 取不同构件作机架 变换构件的形态,2.1.2 平面四杆机构的演化,扩大运动副尺寸,转动副转化为移动副 取不同构件作机架 变换构件的形态 扩大运动副尺寸,2.1.2 平面四杆机构的演化,曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 曲柄滑块
3、机构 摆动导杆机构,2.2 平面连杆机构的工作特性,2.2.1 运动特性,具有整转副的条件,整转副存在条件：,四杆长度满足杆长条件：最短杆与最长杆长度之和 小于或等于 其他两杆之和。 构成整转副的构件中必有一个是最短杆。,以最短杆AB为机架,双曲柄机构,以最短杆AB相邻构件AD为机架,曲柄摇杆机构,以最短杆AB相邻构件BC为机架,曲柄摇杆机构,以最短杆AB对面构件CD为机架,双摇杆机构,杆长条件不成立时,双摇杆机构,Grashoff 定理,a + e b,急回特性：表示回程所用时间小于工作行程所用时间,极位夹角 q（锐角）,行程速比系数 K,运动连续性,运动连续性：表示主动件连续运动时，从动件
4、也能连续占据各个预期的位置。,从动件只能在某一可行域内运动，而不能相互跨越。,2.2.2 传力特性,压力角 a ：受力方向和运动方向所夹的锐角,传动角 g ：压力角的余角,死点：有效分力等于零,g,= 0 a = 90,利用构件惯性,多套机构交错排列,利用死点夹紧工件,飞机起落架,2.3 平面连杆机构的特点及功能,运动副形状简单、易制造面接触，可以承受冲击力,构件运动形式多样惯性力不易平衡,实现远距离传动,实现多种运动轨迹,2.4 平面连杆机构的运动分析,运动分析内容：位移、速度、加速度,分析方法：图解法 解析法,瞬心法相对运动图解法（矢量合成法） 杆组法,B,计算流程图,免试题目（1）：2.
5、13 or 2.14 第六周交,求解步骤 流程图 程序（语言不限） 结果曲线（一个周期内位移、速度、加速度曲线） 结果分析：有无问题？如何解决？ 动态仿真,将一个复杂问题分解为一些简单问题 将复杂问题转化为计算机可以解决的问题,FTP: 166.111.52.6,2.5 平面连杆机构的设计,2.5.1 平面连杆机构设计的基本问题,问题一：刚体导引机构设计引导一个刚体实现一系列给定位置,问题二：函数生成机构设计主、从动连架杆运动规律具有给定的函数关系,问题三：轨迹生成机构设计机构中某点可以实现预期的运动轨迹,图解法解析法 实验法,平面连杆机构设计方法：,2.5.2 刚体导引机构的设计,要求：设计
6、四杆机构，使得连杆通过 I、II、III三个位置,第 1 步：选定 B、C 点位置,第 2 步：找 A、D 点位置,刚体导引机构的设计,第 3 步：联接 A、B1、C1、D，获得四杆机构,三点唯一确定一个圆，B、C确定后，A、D是确定的； B、C的位置可以根据实际情况确定，满足设计要求的四杆机构有无穷多个。,2.5.3 函数生成机构的设计,已知固定铰链点A、D，设计四杆机构，使得两个连架杆可以实现三组对应关系,刚化反转法,以CD杆为机架时看到的四杆机构ABCD的位置相当于把以AD为机架时观察到的ABCD的位置刚化，以D轴为中心转过 得到的。,低副可逆性； 机构在某一瞬时，各构件相对位置固定不变
7、，相当于一个刚体，其形状不会随着参考坐标系不同而改变。,函数生成机构的设计,第 1 步：选B点，以 I 位置为参考位置，DF1 为机架,第 2 步：用刚化反转法求出 B2、B3 的转位点,第 3 步：做中垂线，找C1 点,第 4 步：联接AB1C1D,函数生成机构设计 解析法,2.5.4 急回机构的设计,已知行程速比系数 K，以及从动件两个极限位置，设计四杆机构,急回机构的设计,思考：A点可以在FG弧上选取吗？,第 1 步：确定D、C1、C2点，计算 q,第 2 步：找 A 点,第 3 步：找 B 点,2.5.5 轨迹生成机构的设计,设计一个四杆机构，使得机构上 M 点实现给定轨迹,轨迹生成机
8、构的设计 解析法,M（x，y）,a, c, d, e, f, g,连杆机构 自由度少、约束多 设计灵活度受到限制,轨迹生成机构的设计 实验法,平面连杆机构设计小结,一、刚体导引机构设计：实现连杆几个预定位置,机械优化设计方法,设计目标： min f( x1, x2, ) ,设计变量： x1, x2,约束条件： F1 (x1, x2, ) 0F2 (x1, x2, ) 0.,2.6 空间连杆机构,RSSR机构,RSSP机构,PRSR机构,球面4R机构,本章重点小结,三、平面四杆机构的设计,四、学习分析问题和解决问题的方法,复杂问题 简单问题 计算机可以处理的问题,新问题 已有知识 假设的解决方案,
