1、机械工程基础部,1,第3章 平面连杆机构,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。,机械工程基础部,2,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,低副间隙，运动误差，精度不高；,运动时产生的惯性难以平衡，不适用于高速场合。,第3章 平面连杆机构,机械工程基础部,3
2、,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。,第3章 平面连杆机构,机械工程基础部,4,第3章 平面连杆机构,31 铰链四杆机构 32 平面四杆机构的特性 33 铰链四杆机构的演变 3-4 平面四杆机构的设计,机械工程基础部,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。,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,6,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： 曲柄作整周定轴回转的构件； 连杆作平面运动的构件； 摇杆作定轴摆动的构件； 连架
3、杆与机架相联的构件； 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,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,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。,二. 铰链四杆机构的基本型式及其特性,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,8,搅面机,1、曲柄摇杆机构,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,9,缝纫机脚踏板机构,1、曲柄摇杆机构,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,10,跑步机,1、曲柄摇杆机构,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,11,自动送料机构,1、曲柄摇杆机构,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,1
4、2,2、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,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,13,特例：（逆）平行四边形机构,运动不稳定,特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动,双曲柄机构的变化,机械工程基础部,14,惯性筛,2、双曲柄机构,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,15,插床机构,31 铰链四杆机构,匀速-变速,机械工程基础部,16,3、双摇杆机构,特征：两个摇杆。,等腰梯形机构汽车转向机构,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,17,港口起重机,选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,18,第3章 平面连杆机构,
5、31 铰链四杆机构 32 平面四杆机构的特性 33 铰链四杆机构的演变 3-4 平面四杆机构的设计,机械工程基础部,19,1 曲柄存在的条件,如图所示，设ad， 同理有：da，db，dc AD杆为最短杆。,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,20,1）杆长条件：最长杆与最短杆的长度之和其他两杆长度之和 2）连架杆或机架之一为最短杆。此时，曲柄存在。由此可知： 当满足杆长条件时，最短杆两端为周转副，其余为摆转副； 不满足杆长条件时，则不存在周转副，全部为摆转副。,当选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构。,三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。,结论：,31 铰链四杆机构,机械工
6、程基础部,21,2 急回运动和行程速比系数,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极位夹角。,31 铰链四杆机构,当曲柄等速回转时，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。,机械工程基础部,22,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。,急回特性的作用：在空行程中节省运动时间。 例如牛头刨、往复式输送机,牛头刨床,转动导杆刨床,机械工程基础部,23,3 传动角,min出现的位置：,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
7、所夹的锐角。,传动角,31 铰链四杆机构,机械工程基础部,24,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。,31 铰链四杆机构,二者取较小值,机械工程基础部,25,4 死点,摇杆为主动件，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”, 又叫“转折点”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。,31 铰链四杆机构,例2 曲柄滑块机构的死点,死点的应用,折叠式桌的折叠机构,工
8、件夹紧,机械工程基础部,26,第3章 平面连杆机构,31 铰链四杆机构 32 平面四杆机构的特性 33 铰链四杆机构的演变 3-4 平面四杆机构的设计,机械工程基础部,27,演化形式,其他型式的四杆机构可以认为是由基本型式的四杆机构演化 而来的，,其演化方法有：,1）改变构件的形状及运动尺寸,2）改变运动副的尺寸,铰链四杆机构,等腰梯形机构,机械工程基础部,28,例,铰链四杆机构的倒置,曲柄滑块机构的倒置,双滑块机构的倒置,4）运动副元素的逆换,平面四杆机构的类型和应用(2/2),3）选用不同的构件为机架,（即机构的倒置）,机械工程基础部,29,第3章 平面连杆机构,31 铰链四杆机构 32
9、铰链四杆机构的演变 33 平面四杆机构的设计,机械工程基础部,30,作业：3-8第一问；3-9,实验：机构测绘 各班班长与实验室王福荣老师联系实验时间。 电话：13069435083,机械工程基础部,31,一个设计过程：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。,33 平面四杆机构的设计,机械工程基础部,32,1. 连杆机构设计的基本问题,例8-13 流量指示机构,例8-14 牛头刨床机构,连杆机构设计的基本问题是根据给定的要求选
10、定机构的型式， 确定各构件的尺寸，同时还要满足结构条件、动力条件和运动连 续条件等。,（1）满足预定的运动规律的要求,即满足两连架杆预定的对应位置要求,（又称实现函数的问题)；,满足给定行程速比系数K的要求等。,机械工程基础部,33,（3）满足预定的轨迹要求,图解法、解析法和实验法。,即要求在机构的运动过程中，连杆上某些点的轨迹能满足预 定的轨迹要求。,例8-16 鹤式起重机,例8-17 搅拌机构,连杆机构的设计方法有：,平面四杆机构的设计(2/6),（2）满足预定的连杆位置要求,即要求连杆能占据一系列预定位置,例8-15 小型电炉炉门的开闭机构,（又称刚体导引问题）。,机械工程基础部,34,
11、接下来，将原机构的各位置的构型均视为刚体，并向某一选定位置相对移动，使新机架的各杆位置重合，便可得新连杆相对于新机架的各个位置，即实现了机构的倒置。,这样，就将求活动铰链的位置问题转化为求固定铰链的位置问题了。,这种方法又称为反转法。,为了求活动铰链的位置，可将待求活动铰链所在的杆视作新机架，而将其相对的杆视为新连杆。,机构的倒置原理,图解设计的具体方法,按连杆预定的位置设计,1）已知活动铰链中心的位置（给定连杆位置）,2）已知固定铰链中心的位置（给定机架位置）,机械工程基础部,35,33 平面四杆机构的设计,机械工程基础部,36,33 平面四杆机构的设计,机械工程基础部,37,已知：连杆AB
12、 和CD 的三组对应位置,要求：确定各构件的长度a、b、c、d,步骤：,建立坐标系xAy，和分别为AB 和CD 的初始角。将各向量坐标投影得 ，,将三组已知位置代入以上公式，确定出选定曲柄长度a，则b、c、d。设计出所需四杆机构,设计方法：建立方程式，根据以知参数对方程求解。,解析法设计平面四杆机构,、,、,、,、,、,33 平面四杆机构的设计,机械工程基础部,38,连杆曲线（定义）：四杆机构运动时，连杆作为平面复杂运动，对其上面任意一点都能描绘出一条封闭曲线，这种曲线称为连杆曲线。,原理：连杆曲线的形状随点在连杆上的位置和构件的相对长度的不同而不同。,方法与步骤：借用已编成册的连杆曲线图谱，根据预定运动轨迹从图谱中选则形状相近的曲线，同时查得机构各杆尺寸及描述杆在连杆上的位置，再用缩放仪求出图谱曲线与所需轨迹曲线的缩放倍数，即可求得四杆机构的结构及运动尺寸。,实验法设计平面四杆机构,33 平面四杆机构的设计,
