第3章平面连杆机构

扩大转动副，使转动副变成移动副
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3.1 四杆机构的基本形式及其演化
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自动送料机构
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
2.偏心轮机构
在曲柄滑块（曲柄摇杆）机构 中，若曲柄很短，可将转动副B的 尺寸扩大到超过曲柄长度，则曲柄 AB就演化成几何中心B不与转动中
心A重合的圆盘，该圆盘称为偏心
轮，含有偏心轮的机构称为偏心轮 机构。
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性
行程速比系数K 为了表示工作件往复运动时的急回程度，用V2和V1的比值K来描述。
v1 c2c1 / t2 t1 180 k v2 c1c2 / t1 t2 180
由上式可得：
k 1 180 k 1
通常取 K=1.2～2.0 急回特性的作用 四杆机构的急回特性可以节省空间，提高生产率。
实训4 确定颚式破碎机中各构件长度
颚式破碎机中的曲柄摇杆机构。给定摇杆的长度c=400mm，摆角
ψ=30°，急回特性系数K=1.2，要求最小传动角γmin≥ 40° ，铰
链中心A、D间的连线与摇杆左极限位置的夹角为75°。
（a）
（b）
实训4 确定颚式破碎机中各构件长度
（1）计算极位夹角
180
3、掌握平面四杆机构的图解法设计
重点 1、铰链四杆机构的曲柄存在条件 2、曲柄摇杆机构的三个特性 难点 1、曲柄存在条件的应用
2、四杆机构的设计
第3章 平面连杆机构
思考题
1、铰链四杆机构的类型有哪几种?
2、铰链四杆机构中，曲柄存在的条件是什么? 3、曲柄摇杆机构的K值和角是怎样定义的？它们之 间有何关系？ 4、什么是曲柄摇杆机构的急回特性?
5、对于具有急回特性的平面四杆机构，当改变其曲
柄的回转方向时，其急回特性有无改变? 6、曲柄滑块机构是否具有急回特性?又在何种情况 下出现死点位置?
第3章 平面连杆机构
7、机构的压力角α和传动角γ是如何定义的?它们之 间有何关系? 8、如何求出曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构的最大压 力角α或最小传动角γ? 9、何谓机构的死点位置?如何求机构的死点位置? 10、曲柄滑块机构主要用于什么场合?试举出一些应 用例子。 11、铰链四杆机构具有双曲柄的条件是什么?双曲柄 铰链四杆机构有无急回特性，为什么? 12、曲柄摇杆机构在何位置上压力角最大，在何位置 上传动角最大?(分别以曲柄或以摇杆为原动件等 两种情况讨论)
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
定块机构的应用
压水机
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性
3.2.1 铰链四杆机构存在曲柄的条件
设a＜d，则当AB 杆能绕轴A 相对于AD 杆作整周转动时，AB 杆必须占据 与AD 杆共线的两个位置
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
双曲柄机构应用实例
惯性筛
插床机构
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
双曲柄机构中的特殊机构 平行四边形机构：连杆与机架的长度相等、两个曲柄长度相等且转向相同。 反平行四边形机构：连杆与机架的长度相等、两个曲柄长度相等且转向相反。
在△ B"C " D" 中
b≤(d-a)+c c≤(d-a)+b 即 a+b≤d+c 即 a+c≤d+b
在△ B 'C ' D ' 中
a+d≤b+c
将上式两两相加，可得
a≤d，a≤b，a≤c
即AB杆为最短杆
设a＞d，
AD杆为最短杆
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性
3.3 平面四杆机构的运动设计
3.3.2按给定急回特性系数K设计平面四杆机构
3.3 平面四杆机构的运动设计
3.3 平面四杆机构的运动设计
3.3 平面四杆机构的运动设计
3.3.3 按给定速度变化系数K设计导杆机构
3.3 平面四杆机构的运动设计
3.3 平面四杆机构的运动设计
3.3 平面四杆机构的运动设计
机构工作件返回行程速度大于工作行程的特性。
工作行程时：V1=C1C2/t1 返回行程时：V2=C1C2/t2 以曲柄摇杆机构为例 曲柄为主动件，摇杆为从动件 曲柄AB在转动一周的过程中, 曲柄AB有两次与连杆BC共线,
摇杆CD分别位于两极限位置C1D与C2D。
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性
K 1 1.2 1 180 16.4 K 1 1.2 1
（2）选择适当的比例尺μL ，绘出摇杆的两个极限位置。
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
导杆机构应用
简易刨床
牛头刨床
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
4.摇块机构
曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
摇块机构的应用
柱塞式油泵
汽车翻斗
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
5.定块机构
曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成定块机构。
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
3.1.2 滑块四杆机构的基本形式
1.曲柄滑块机构 曲柄摇杆机构转化为曲柄滑块机构
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
3.1.2 滑块四杆机构的基本形式
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
对心曲柄滑块机构
偏置曲柄滑块机构
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
曲柄摇杆机构转化为曲柄滑块机构
应用举例： 港口起重机、风扇摇头、飞机起落架、车辆的前轮 转向机构
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
双摇杆机构应用实例
港口起重机
选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线
风扇摇头
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
双摇杆机构应用实例
飞机起落架
车辆的前轮转向机构
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
也可摇杆为主动件，将主 动摇杆的往复摆动转化为
从动曲柄的整周转动。
应用举例： 自动送料机构、卫星接收装置、冲床装置、缝纫机脚 踏板机构、汽车前窗刮雨器、搅面机、
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
曲柄摇杆机构应用实例
自动送料机构
卫星接收装置
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
3.1.1 铰链四杆机构的基本形式 铰链四杆机构的组成
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
铰链四杆机构的基本形式
根据连架杆运动形式的不同，可分为三种基本形式 1.曲柄摇杆机构 在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆。 运动特点： 一般曲柄主动件，将连续
转动转换为摇杆的摆动，
2.若机构不满足长度和条件则只能成为双摇杆机构
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及摇杆机构
双摇杆机构
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性
3.2.2 平面四杆机构的运动特性
急回特性
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性
夹紧机构
机车车轮联动装置.
3.3 平面四杆机构的运动设计
根据机构工作要求 结合附加限定条件
确定绘制机构运动简图所必需的参数，包括各构件的长度
尺寸及运动副之间相对位置。 图解法设计平面四杆机构，具有几何关系清晰的特点，但 精度较低，可以满足一般设计要求。
压力角a 从动件所受的力F与受力点速 度Vc所夹的锐角a。 有效分力：Ft=Fcosa 有害分力：Fr=Fsina a愈小，机构传动性能愈好。 传动角g
连杆与从动件所夹的锐角g。 g900a, g越大，机构的传动性能越好，
设计时一般应使gmin0°，对于高速大功率机械应使gmin0°。 最小传动角的位置
3.1 四杆机构的基本形式及其演化
平面连杆机构是由若干个构件通过低副联接而成的机构，又称为平面
低副机构。
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。 如果含有一个移动副，这种四杆机构就称为滑块四杆机构。 优点： (1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传递动力大 (2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低 (3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制 (4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹 缺点： (1)低副中存在间隙，精度低 (2)不容易实现精确复杂的运动规律
第3章
平面连杆机构
第3章 平面连杆机构
§3.1 四杆机构的基本形式及其演化 §3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性 §3.3 平面四杆机构的运动设计 实训4 确定颚式破碎机中各构件长度
第3章 平面连杆机构
基本要求
1、了解平面四杆机构的基本形式、掌握其演化方法
2、掌握平面四杆机构的基本特征
3.3 平面四杆机构的运动设计
3.3.1 按给定的连杆位置设计平面四杆机构
1.按给定连杆三个位置设计平面四杆机构
3.3 平面四杆机构的运动设计
3.3 平面四杆机构的运动设计
2.按给定连杆的两个位置设计平面四杆机构
已知铰链四杆机构中连杆的长度及两个预定位置，要求确定四杆
机构的其余构件尺寸。这时，两连架杆与机架组成转动副的中心 A、D可分别在B1B2和C1C2的中垂线上任意选取，得到无穷多个 解。结合附加限定条件，从无穷解中选取满足要求的解。
对于摆动导杆机构由于在任何位置时 主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的 方向，与从动杆上受力点的速度方向 始终一致压力角α=0°，所以传动角 γ=90°。