机械原理 第八章 平面连杆机构及其设计讲解

升降机构
升降车
台灯伸展机构
3. 双摇杆机构 (Double-Rocker Mechanism)
——两个连架杆都是摇杆的铰链四杆机构
C
2
B
3
1
A
4
D
特例：等腰梯形机构— —两摇杆长度相等的双 摇杆机构
汽车前轮 转向机构
功能： 往复摆动
往复摆动
应用实例：
图-
22M
飞
重 型
机
轰
起
炸
落
机 前
架
起
机
落
构
架
导杆能作整周转动
★摆动导杆 机构——
导杆只能在 一定的角度 内摆动
应用实例 牛头刨床
曲柄摇块机构
B
2 1
A
4
摇块
C
3
应用实例
自卸车
直动导杆机构
B
2 1
A
4
直动导杆
C
3
定块
应用实例 手动抽水机
炉门送料装置
B
2 1
A
4
C
3
3、改变运动副的尺寸：曲柄偏心轮
2
C 扩大转
动副B
2
C 超过
曲柄
B
3 的半径 B
3长
B
1 A
4
D
1 A
4
D
A1
2C 3
D 4
3、改变运动副的尺寸：曲柄偏心轮
曲柄滑块机构 偏心轮机构
含有两个移动副的四杆机构——演化型式II
对心曲柄滑块机构
变连杆 为滑块
从动件3的位移与原 动件1的转角成正比：
s lAB sin
移动副可认为是回 转中心在无穷远处 的转动副演化而来
正弦机构
双滑块机构
B
1
2
A 4
3C
直动滑杆机构
§8-3 平面四杆机构的基本知识
一、铰链四杆机构曲柄存在的条件
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
C2 C
b B
C1
a
d
B1
A
B2
c D
在△B1C1D中 a +d b +c (1)
B
在△B2C2D中
d a bc
d
a
c
b
a
B1
A
C2 C
b c
C1
d
B2
D
若： d a，则有： a +c d +b (2)
——两个连架杆都是曲柄的铰链四杆机构
B
1
A
C
特例：若机构中相对两杆平行且相等，
则成为平面四边形机构。
2
3
4
D
平行四边 形机构特 性：
▲两曲柄 同速同向 转动
▲连杆作 平动
应用实例
车门开闭机构
——逆平行（反平行）四边形机构（两相对杆长相等但不平行的双曲柄机构）
应用实例：
惯性筛机构
机车车轮联动机构
应用实例 播种机料斗机构
3长
1 A
4
D
1 A
4
D
B A1
2C 3
D 4
转动 副B 的半 径扩 大超 过曲 柄长
曲柄滑块机构 偏心轮机构
3、选用不同构件为机架——倒置法
机构的倒置：选运动链中不同的构件作机架以获得不同机构的 演化方法称为机构的倒置。
B
1
2
C
A
4
3
曲柄滑块机构
B
1
2
C
A
4
导杆
3
导杆机构
B
2 1
A
4
摇块
C3
曲柄摇块机构
应用实例：
鹤式起重机
C
C
C
2
2
2
B
3
B
3
B
3
1
1
1
A
4
DA
4
DA
4
D
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
低副运动的可逆性： 在低副机构中，取不同构件作为机架时，任意两个构件间
的相对运动关系不变。
二、四杆机构演化型式
1. 改变构件的形状和运动尺寸
曲柄摇杆机构
变摇杆 为滑块
曲线导轨曲柄滑块机构
摇杆尺寸为无穷大
偏置曲柄滑块机构 e=0
对心曲柄滑块机构
B
对心(radial) 1
2
C
曲柄滑块机构
A
4
3
B
偏置 (offset) 1 曲柄滑块机构 A
2
C
4
3
应 用
发动机
实
例
：
应用实例：
空气压缩机
应用实例：
车 门 开 闭 机 构
B
1
A
2车门
C
3汽缸 4
2. 选用不同的构件作为机架
B
1
A
4
2
C
导杆
3
★回转导杆机构——
连杆尺寸 为无穷大
正弦机构
应用 实例
B2
1 A
3
B2 1
3
A
从动件3的位移与原动件1的转角成正比 s lAB sin
压缩机ห้องสมุดไป่ตู้
双滑块机构
B
2
1 3
B
2
1 3
A
应用实例 椭 圆 仪
A
B 1
A (x,y)
3 ( x y ctg )2 ( y x tg )2 a2
2
a
x
cos
2
y
a sin
a +b d +c (3)
(1) + (2)
a b
(1) +(3)
a c
且有： a d
a =lmin为最短杆。
周转副的条件： 1)最短杆长度加最长杆长度小于或等于其余 两杆长度之和——杆长条件;
2) 组成周转副的两杆中必有一杆是最短杆.
曲柄存在条件：
3)连架杆或机架中必有一杆是最短杆。
讨 ✓ 当铰链四杆机构满足杆长条件时，
缺点： ①由于运动积累误差较大，因而影响传动精度； ②由于惯性力不好平衡而不适于高速传动； ③设计方法比较复杂。
§8-2 平面四杆机构的类型和应用
➢四杆机构各部分的名称：
名词解释： 曲柄—作整周定轴回转的构件；
摇杆—作定轴摆动的构件； 连架杆—与机架相联的构件； 周转副—能作360°相对回转的 运动副；
论 1）最短杆的邻边杆为机架时
C
——曲柄摇杆机构
2 B
3
1
A
4
D
2）最短杆为机架时 ——双曲柄机构（含平行四边形机构）
2
1
双转块机构
B
2
1 3
A
应用实例
B
2
1 3
A
十字滑块联轴器
B
2
1 3
A
小结
平面四杆机构的演化方式 1、改变构件的形状和相对尺寸：转动副移动副
对心曲柄滑块机构
变连杆 为滑块
B
2
1
A
4
C 摇块
3
双滑块机构
2B
1
A
4
导杆
3
C
2、改变运动副的尺寸：曲柄偏心轮
2
C 扩大转
动副B
2
C 超过
曲柄
B
3 的半径 B
—连杆 具有连杆的机构——连杆机构
契贝谢夫四足机器人
它是利用连杆曲线特性，当一对角足运动处在曲线的直线段时则着地 静止不动，而另一对角足则处在曲线段作迈足运动，从而可实现类似动物 的足行运动。
二、连杆机构的特点 优点： ①连杆机构为低副机构，运动副为面接触，压强小， 承载能力大，耐冲击； ② 运动副元素的几何形状多为平面或圆柱面，便于加 工制造； ③在原动件运动规律不变情况下，通过改变各构件的 相对长度可以使从动件得到不同的运动规律； ④可以连杆曲线可以满足不同运动轨迹的设计要求。
第八章 平面连杆机构及其设计
本章主要内容
➢连杆机构及其特点 ➢平面连杆机构的类型及应用 ➢平面连杆机构的基本知识 ➢平面四杆机构的设计
§8-1 连杆机构及其传动特点
一. 连杆机构
连杆机构由若干个构件通过低副连接而组成。 共同特点——原动件通过 不与机架相连的中间构件 传递到从动件上。 不与机架相连的中间构件
摆转副—只能作有限角度摆动的运动副。
一、四杆机构基本型式
1. 曲柄摇杆机构
铰链四杆机构中，若其两个连架杆一为曲柄，一为摇杆， 则此四杆机构称为曲柄摇杆机构。
C
2
B
3
碎石机
1
A
4
D
应用实例：
雷达天线俯仰机构
应用实例：
缝
纫
机
抽
脚
油
踏
机
板
机
机
构
构
应用实例： 搅拌机构
剪板机
2. 双曲柄机构 (Double-Crank Mechanism)