平面连杆机构和凸轮机构.

铰链四杆机构类型
2.平面四杆机构的演化型式 1）改变构件的形状和运动尺寸
图（a）
图（b）
图（d）
图（c） 演化过程

2）改变运动副尺寸
演化过程

3)选用不同的构件为机架
具有一个移 动副的机构

4)运动副元素的逆换
B
1 2 3 摆动导杆机构 A
A
4
C
1
B 2
3
C
4 曲柄摆块机构
2.3 平面四杆机构的基本特性 1、平面四杆机构有曲柄的条件 1）平面四杆机构中存在周转副的条件
慢
快

1
w
1


2
2）急回运动
180 正行程：曲柄AB1AB2,转过角度 1
C） 摇杆DC1 DC2，转过角度Ψ （对应弧长 C 1 2
180 反行程：曲柄AB2AB1，转过角度 2
C） 摇杆DC1 DC2，转过角度Ψ （对应弧长 C 1 2 C2
DBC中
ad bc

DBC中 b (d a ) c a b c d c (d a ) b a c b d
ab ac ad
最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和
平面四杆机构中存在周转副的条件:
最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和（杆长条件）
AD10mm
C
b
B a
A
c
D 整转副
d
D
双曲柄机构
⑵ AD杆长介于最短杆与最长杆之间(20AD50) 机构有整转副的条件：2050 AD40
最短杆 最长杆
AD30mm
B a
A
b
C 整转副
B
C
b
c
d D A
a
c
d D
曲柄摇杆机构 整转副
⑶ AD杆为最长杆(50 AD110) 机构有整转副的条件：AD204050

C1
1
Ψ
w
B1
1
A
B2

2
D

1 2 曲柄以ω等速回转，所以有 t1 t 2
所以 摇杆正行程平均角速度 1 t ＜反行程平均角速度 2 t 1 2 （1）急回特性：从动件的反行程速度大于正行程速度 （其目的是节约空回行程的时间，提高劳动生产率）
慢

C1
例 1 已 知 铰 链 四 杆 机 构 ABCD ， 其 中 AB20mm ， BC50mm，CD40mm,AD为机架。改变AD杆长，分析机构 的类型变化。 ⑴ AD杆为最短杆(0AD 20) 机构有整转副的条件：AD50 2040
最短杆 b c C B a 整转副 A d 最长杆
最长杆 b c d D A 整转副 最短杆
AD70mm
C
整转副 B
C b
B a
A
Hale Waihona Puke cd Da 曲柄摇杆机构
当10AD30和70AD110时，由于不满足杆长条件，机 构无整转副，为双摇杆机构。 思考 带导杆的四杆机构具有整转副的条件
2、急回特性和行程速比系数 1）极位夹角：对应着从动件两极限位置，曲 柄相应两位置所夹较小角度的补角，用θ表示。
第二章 平面连杆机构

2.1 平面连杆机构的特点及其设计的基本问题 1.平面连杆机构概述 1）定义：由若干构件用低副（转动副、移动 副） 连接组成的平面机构。 2）运动形式：转动、摆动、移动、平面复杂运 动


3）优点： （1）磨损小:运动副单位面积所受压力小，便于润滑 （2）制造方便，易获得较高的制造精度 （3）两构件之间的接触靠本身的几何封闭来维系的 4）缺点： （1）当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的构 件数和运动副数往往较多，这样使机构结构复杂，工 作效率降低，增加制造、安装的难度 （2）机构中作平面复杂运动和作往复运动的构件所 产生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动 和动载荷


2.平面连杆机构设计 选型：确定连杆机构的结构组成（构件数目、运 动副的类型和数目） 运动尺寸设计：确定机构运动简图的参数（转动 副之间的距离、移动副位置尺寸以及描绘连杆曲 线的点的位置尺寸等等） 1）运动尺寸设计 （1）实现构件给定位置（实现刚体引导）：要求 连杆机构能引导其构件按规定顺序精确或近似地 经过给定的若干位置

2.2 平面四杆机构的基本类型及其演化

1.平面四杆机构的基本型式：铰链四杆机构 机架：AD 连架杆：与机架相连的构件AB、CD 连杆：BC
！连架杆


整转副：组成转动副的两构件能作整周相对运动 摆动副：组成转动副的两构件不能作整周相对运动 曲柄：与机架组成整转副的连架杆 摇杆：与机构组成摆动副的连架杆 曲柄摇杆机构：一连架杆为曲柄， 另一连架杆为摇杆 双曲柄机构：两连架杆均为曲柄 双摇杆机构：两连架杆均为摇杆

（2）实现已知运动规律：要求在主动件运动规律 一定时，从动件能精确或近似地按给定规律运动 （3）实现已知运动轨迹：要求连杆机构中作平面 运动的构件上某一点精确或近似地沿着给定的轨 迹运动 2）运动尺寸设计的方法 图解法：利用机构运动过程中各运动副位置之间 的几何关系，通过作图获得有关运动尺寸 解析法：将运动设计问题用数学方程加以描述， 通过方程的求解获得有关运动尺寸
1
快
C2
Ψ
w
B1
1
A
B2


2
（2）行程速度变比系数（行程速比系数）K：
2 / t1 t2 1 180 K 1 / t2 t1 2 1800
0
（3- 4）
慢
K 1 180 K 1
0

C1
1
快
C2
Ψ
w
B1
1
A
B2


2
式（3-4）表明 ① 当机构存在极为夹角θ时，机构便具有急回特性 ② 极位夹角θ愈大，K值愈大，机构的急回特性越显著
且， 整转副由最短杆与其临边组成，其余两转动副为摆动副

2）曲柄存在的条件

（1）满足杆长条件 （2）最短杆为连架杆或机架 ① 为连架杆时，曲柄摇杆机构 ② 为机架时，双曲柄机构

3）如何判断铰链四杆机构的类型
杆长条件 满足 机架否？ 最短杆 最短杆邻边 最短杆邻边 不满足
双曲柄机构 曲柄摇杆机构 双摇杆机构

3）如何画极位夹角
例1
C2
C1

A
B2 D B1
例2
极位夹角？
例3
B1
a
ω
A
θ
e
B2 C1
b
H C2
例4
D1 A B1 max
D2
B2
C
3. 压力角和传动角 1）压力角：作用在从动件上的驱动力F与该力作 用点绝对速度vc之间所夹的锐角