摇杆往复摆动
连续转动到往复摆动的运动变换与实现机构
3连续转动到王复摆动的运动变换与实现机构及其的工作机构部分是往复摆动的例子也是比较多的。
实现连续转动到往复摆动的运动变换机构主要有曲柄摇杆机构、曲柄摇块机构、摆动从动件凸轮机构等。
图2-27为简图，对其进行机构设计后，可得到多种执行机构。
特别是图2-28所示鄂式破碎机是一个曲柄摇杆机构，运动由电动机传给带轮5，带动与带轮固联在一起的偏心轴2绕回转中心A旋转，偏心轴2带动鄂3运动。
由于在鄂3与机架1之间装有肘板4，从而使动鄂作复杂的摆动，不断挫挤矿石，完成碎矿工作。
鄂式破碎机是一个由机架1、主动件偏心轴2、从动件鄂3和肘板4组成的曲柄摇杆机构，当曲柄2为主动件时，曲柄2转一周，可使摇杆3往复摇动1次，即将原动机输出的来连续转动变成了工作机的往复摆动。
鄂式破碎机简图如2-29所示。
4连续转动到往复直线移动的运动变换与实现机构有很多机器都是以电动机作动力源的，二电动机输出的运动形式是连续的转动，当执行机构要求作直线运动时，这就需要将转动变成直线运动。
如图2-30所示，实现连续转动到往复直线移动的运动变换机构有曲柄滑块机构、正弦机构、凸轮机构、代或链传动机构、齿轮条传动机构、螺旋传动机构以及一些机构的组合。
（1）螺旋传动机构如图2-30g所示螺旋传动由螺杆和螺母组成，螺杆置于螺母中。
当转动螺杆时，螺杆上的螺旋沿着螺母的螺旋槽运动，从而将旋转运动变换为直线运动，同时传递运动及动力。
螺旋传动按其用途可分为三类：1）传力螺旋。
传力螺旋以传递动力为主，通常的紧固螺钉、螺母属于这一种。
它要求用较小的转矩螺旋（或螺母），从而使螺母（或螺旋）产生轴向运动和较大的轴向力，这个轴向力可以把两个物体牢固地连接在一起，也可以用来做各种施力的工作，如图2-31所示的千斤顶和压力机都是传力螺旋。
2）传导螺旋。
传导螺旋以传递运动为主，要求具有较高的运动精度，如机床刀架或工作台的进给机构。
3）调整螺旋。
调整螺旋用以调整移动构件和固定零部件间的相对位置，如车床尾座螺旋、螺旋测微器等。
6-1-4《平面连杆机构》习题及答案（四）
6-1-4《平⾯连杆机构》习题及答案（四）6-1-4《平⾯连杆机构》练习题（四）?班级姓名学号⼀、填空题：1、平⾯连杆机构是由⼀些刚性构件⽤副和副相互联接⽽组成的机构。
2、平⾯连杆机构能实现⼀些较复杂的运动。
3、当平⾯四杆机构中的运动副都是副时，就称之为铰链四杆机构；它是其他多杆机构的。
4、按接触形式分，铰链四杆机构运动副的接触形式是副接触。
在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链作整周的叫曲柄。
5、在铰链四杆机构中，能绕机架上的铰链在的杆叫摇杆。
6、平⾯四杆机构的两个连架杆，可以有⼀个是，另⼀个是，也可以两个都是或都是。
7、平⾯四杆机构有三种基本形式，即机构、机构和机构。
8、组成曲柄摇杆机构的条件是：最短杆与最长杆的长度之和或其他两杆的长度之和；最短杆的相邻构件为，则最短杆为。
9、在曲柄摇杆机构中，如果将杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作运动，即得到双曲柄机构。
10、在机构中，如果将杆对⾯的杆作为机架时，则与此相连的两杆均为摇杆，即是双摇杆机构。
11、在机构中，最短杆与最长杆的长度之和其余两杆的长度之和时，则不论取哪个杆作为，都可以组成双摇杆机构。
12、曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的长度趋向⽽演变来的。
13、导杆机构可看做是由改变曲柄滑块机构中的⽽演变来的。
14、将曲柄滑块机构的改作固定机架时，可以得到导杆机构。
15、曲柄摇杆机构产⽣“死点”位置的条件是：摇杆为件，曲柄为件或者是把运动转换成运动。
16、曲柄摇杆机构出现急回运动特性的条件是：摇杆为件，曲柄为件或者是把运动转换成。
17、曲柄摇杆机构的不等于00，则急回特性系数就，机构就具有急回特性。
18、实际中的各种形式的四杆机构，都可看成是由改变某些构件的、或选择不同构件作为等⽅法所得到的铰链四杆机构的演化形式。
19、若以曲柄滑块机构的曲柄为主动件时，可以把曲柄的运动转换成滑块的运动。
20、若以曲柄滑块机构的滑块为主动件时，在运动过程中有“死点”位置。
机械设计基础第六章 机械常用机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-6 双曲柄机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-7 机车车轮联动机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
3. 双摇杆机构 两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。 如图6-８a所示，双摇杆机构的两摇杆均可作为主动件，当主动摇杆1往复摆动时，
通过连杆2带动从动摇杆往复摆动。如图6-8b所示门式起重机的变幅机构即是双摇杆机 构，当主动摇杆1摆动时，从动摇杆3随之摆动，使连杆2的延长部分上的E点(吊重物
平面连杆机构中，最常见的是四杆机构。下面主要介绍其类型、运动转换及其特 征。
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
如图6-1所示，当平面四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构。机 构中固定不动的构件4称为机架，与机架相连的构件1和3称为连架杆，不与机架相连的 构件2称为连杆。连架杆相对于机架能作整周回转的构件(如杆1)称为曲柄，若只能绕机 架摆动的称为摇杆(如杆3)。
图6-3 缝纫机踏板机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
在双曲柄机构中，如两曲柄的长度相等，且连杆与机架的长度也相等，称为平行 双曲柄机构(图6-6的ABCD)。平行双曲柄机构有两种情况：图6-6a所示为同向双曲柄 机构；图6-6b所示为反向双曲柄机构。
图6-5 惯性筛
图6-4 双曲柄机构运动示意图
第一节 平面连杆机构
连杆机构是由若干构件用转动副或移动副连接而成的机构。在连杆机构中，所有 构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构，称为平面连杆机构。
平面连杆机构能够实现多种运动形式的转换，构件间均为面接触的低副，因此运 动副间的压强较小，磨损较慢。由于其两构件接触表面为圆柱面或平面，制造容易， 所以应用广泛。缺点是连接处间隙造成的累积误差比较大，运动准确性稍差。
产生间歇转动与摆动的机构
产生间歇转动与摆动的机构1 棘轮间歇机构棘轮机构的组成、工作原理和基本类型棘轮机构如右上图所示，主要由棘轮、棘爪、摇杆、止回棘爪和机架组成。
弹簧用来使止回棘爪与棘轮保持接触。
棘轮装在轴上，用键与轴联接在一起。
棘爪铰接于摇杆上，摇杆可绕棘轮轴摆动。
当摇杆顺时针方向摆动时，棘爪在棘轮齿顶滑过，棘轮静止不动；当摇杆逆时针方向摆动时，棘爪插入棘轮齿间推动棘轮转过一定角度。
这样，摇杆连续往复摆动，棘轮即可实现单向的间歇运动。
常用的棘轮机构可分为齿啮式和摩擦式两大类。
下面我们进行单独分析介绍：（1）齿啮式棘轮机构齿啮式棘轮机构机构是靠棘爪和棘轮齿啮合传动，转角只能有级调节。
根据棘轮机构的运动情况，它可分为：单动式棘轮机构钩头双动式棘轮机构双止动式棘轮机构可变向棘轮机构A可变向棘轮机构B内啮合棘轮机构1）单动式棘轮机构。
如图所示，当主动摇杆往复摆动一次时，棘轮只能单向间歇地转过某一角度。
2）双动式棘轮机构。
如图所示，其特点是摇杆往复摆动时都能使棘轮沿同一方向作间歇运动。
3）可变向棘轮机构。
如图所示，可变向棘轮机构A的主动摇杆与棘爪既可以使棘轮向逆时针方向作间歇运动；又可以使棘轮向顺时针方向作间歇运动。
可变向棘轮机构B的棘轮可以逆时针方向作单向间歇转动；若将棘爪提起并绕其轴线转180°后放下，则能使棘轮向顺时针方向作单向间歇转动；若将棘爪提起并绕其轴线转90°后，使棘爪搁置在壳体的平台上，则棘爪和棘轮脱开，主动摇杆往复摆动时，棘轮静止不动。
4）内啮合棘轮机构。
如图所示为单向间歇转动的内啮合棘轮机构。
（2）摩擦式棘轮机构外摩擦式棘轮机构摩擦式棘轮机构内摩擦式棘轮机构摩擦式棘轮机构，其工作原理与齿式棘轮机构相似，棘爪与棘轮之间的摩擦力传动，棘轮转角作无级调节。
为了增加摩擦力，一般将棘轮作成槽形，使棘爪嵌在棘轮槽内。
2. 棘轮机构的特点和应用优点：棘轮机构具有结构简单、制造方便和运动可靠，并且棘轮的转角可以根据需要进行调节等。
铰链四杆机构试题参考答案
1．平面连杆机构中的运动副均是低副，因此平面连杆机构是低副机构。
2．构件间用四个转动副相连的平面四杆机构，称为平面铰链四杆机构。
3．铰链四杆机构中曲柄存在的条件是：连架杆与机架中必有一个是最短杆和最短杆与最长杆长度之和必小于或等于其余两杆长度之和,两条件必须同时满足。
4．连杆与机架的长度相等、两个曲柄的长度相等且转向相同的双曲柄机构,称为平行四边形机构。
5．曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。
6．若导杆机构机架长度l1与曲柄长度l2的关系为l1<l2则构成转动导杆机构。
7．铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论取哪一杆作为机架，均能构成双摇杆机构。
8．家用缝纫机的踏板机构属于曲柄摇杆机构，主动件是踏板(摇杆)。
9．单缸内燃机属于曲柄滑块机构，它以活塞(滑块)为主动件。
10.平面连杆机构中的摇杆往复摆动时所需时间一般并不相同，要求返回空行程明显快于工作行程急回特性。
一、判断题1．平面连杆机构各构件的运动轨迹一定在同一平面或相互平行的平面内。
(√ ) 2．在曲柄长度不相等的双曲柄机构中，主动曲柄作等速回转时，从动曲柄作变速回转运动(√ )3．在曲柄摇杆机构中，摇杆两极限位置的夹角称为极位夹角。
(× )4．铰链四杆机构中的最短杆就是曲柄。
(× )5．偏心轮机构的工作原理与曲柄滑块机构的工作原理相同。
(√ )6．当机构的极位夹角θ=00时，机构无急回特性。
(√ )7．极位夹角口愈大，机构的急回特性愈不明显。
(× )8．偏心轮机构不存在死点位置。
(√ )9．曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构，它们都具有产生“死点”位置和急回运动特性的可能。
（×）10．铰链四杆机构各杆的长度分别为a=175mm,b：150mm，c。
135mm，d=190mm，分别以不同杆件作为机架，该机构一定能构成三种基本类型的铰链四杆机构。
(√ )11.在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。
《曲柄摇杆机构》运动特性说课
达到的教学目标。
教学内容与方法
02
详细阐述了课程的教学内容、教学方法以及教学手段，包括理
论讲解、案例分析、实验操作等。
教学效果与评估
03
对本次课程的教学效果进行了总结，介绍了学生的反馈情况以
及评估结果。
学生在本课程中应掌握的核心知识点和技能点
曲柄摇杆机构的基本概念和原理
学生应掌握曲柄摇杆机构的基本定义、组成要素以及工 作原理。
柔性多体动力学模型
考虑机构的弹性变形和摩擦，采用柔性多体动力学方法建立更精确 的动力学模型。
混合动力学模型
结合刚体动力学和柔性多体动力学的优点，建立既能反映机构整体运 动又能考虑局部变形的混合动力学模型。
动力学参数计算
01
02
03
质量矩阵计算
根据机构的三维模型和材 料属性，计算各构件的质 量矩阵。
Part
02
曲柄摇杆机构基本概念
定义及组成
定义
曲柄摇杆机构是一种将连续旋转 运动转换为往复摆动或直线运动 的机械装置。
组成
主要由曲柄、连杆、摇杆等构件 组成。其中，曲柄作为主动件， 通过连杆带动摇杆进行摆动或直 线运动。
工作原理与运动特点
工作原理
当曲柄绕固定点作连续旋转运动时，通过连杆的传递，使摇杆产生往复摆动或直线运动。
根据机构动力学原理，建立加速 度方程，求解各构件的瞬时加速
度。
加速度特性分析
通过加速度方程，分析机构在不 同位置时的加速度特性，如加速 度波动、加速度峰值等。同时， 探讨加速度对机构运动性能的影
响。
Part
04
动力学特性探讨
动力学模型建立
刚体动力学模型
将曲柄摇杆机构视为刚体系统，忽略变形和摩擦，建立基于牛顿欧拉方程的动力学模型。
铰链四杆机构三种基本形式
目录
content
工业中铰链四杆机构有很多种，现总 结归纳为以下三种基本形式：
01
一、曲柄摇杆机构
02
二、双曲柄机构
03
三、双摇杆摇 杆的铰链四杆机构。 作用：将主动件（曲柄）的整周回转 运动转换成从动件（摇杆）的往复摆 动。
动态图
实物图
动态图
02
二、双曲柄机构
两个连架杆都为曲柄的铰链四杆 机构。 作用：将主动曲柄作的等速转 动 转变为从动曲柄的变速转动。
动态图
实物图
动态图
03
三、双摇杆机构
两个连架杆都为摇杆的铰链 四杆机构。 作用:将主动摇杆的往复摆动 转变为从动摇杆的往复摆动。
动态图
实物图
动态图
小结
名称
铰链四杆机构三种类型对比
组成
运动特点
实例
曲柄 摇杆机构 双曲柄机构
双摇杆机构
机架 连杆 曲柄 摇杆
曲柄连续转动 摇杆往复摆动
机架 连杆 两曲柄
主动曲柄连续转动 从动曲柄连续转动
机架 连杆 两摇杆
主动摇杆往复摆动 从动摇杆往复摆动
雷达 调整机构
机车轮 转动机构
港口 起吊机构
平面四杆机构的类型及应用
连杆机构的特点：优点：运动副单位面积所受的压力小且面接触受力小，便于润滑，磨损小；制造方便。
缺点：设计复杂误差大。
工作效率低。
平面四杆机构的基本类型——铰链四杆机构1、曲柄摇杆机构（1）曲柄：1作360°周转运动，（2）摇杆：3作往复摆动，主动件可以为曲柄，也可以为摇杆。
右面机构中摇杆的摆角为60°，作小于360的运动（3）连杆：连接曲柄与摇杆的杆件(4)连架杆：连接机架与连杆的杆件。
曲柄摇杆机构：两连架杆中一个为曲柄另一个为摇杆的铰链四杆机构双曲柄机构：两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构双摇杆机构：两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构平行四边形机构平行四边形机构是双曲柄机构的一个特例。
组成四边形对边的构件长度分别相等。
从动曲柄3和主动曲柄1的回转方向相同，角速度时时相等双摇杆机构：构件1和3都作往复摆动，一般主动摇杆作等速摆动，从动摇杆作变速摆动。
平面四杆机构的演化形式(Ⅰ)——含一个移动副的四杆机构曲柄滑块机构正置曲柄滑块机构滑块(slider)铰链点的运动方位线通过曲柄转动中心，滑块动程(pitch)等于两倍曲柄1的长度，无急回运动特性。
主动件可以为曲柄，也可以为滑块。
偏置曲柄滑块机构滑块铰链点的运动方位线不通过曲柄转动中心，偏距(offset)为e,滑块动程大于两倍曲柄长度，有急回运动特性导杆机构转动导杆机构曲柄1和导杆3都能作360°周转运动，主动曲柄作等速转动，从动导杆作变速转动，摆动导杆机构曲柄1作360°周转运动，摆动导杆3作往复摆动，且有较大的急回运动特性曲柄摇块机构移动导杆机构构件2作往复摆动，构件4在滑块中作往复移动。
2 平面连杆机构的工作特性1、转动副为整转副的充分必要条件急回运动和行程速比系数原动曲柄转动一周过程中，有两次与连杆共线，即重叠共线和拉直共线，摇杆两个极限位置分别为C1D和C2D。
曲柄AB以等角速度ω顺时针转过α1角由位置AB1转到位置AB2，摇杆从C1D摆到C2D,摆角为φ，所需时间为t1，C点平均速度为V1。
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3）运动特点： 曲柄连续转动，摇杆往复摆动。
4）应用实例： 搅拌机 右图所示的设备是
以曲柄为主动件，
摇杆为从动件组成 的机构。
（2）、双曲柄机构
1） 定义：在铰链四 杆机构中，若两 连架杆都是曲柄 时，此四杆机构 称为双曲柄机构。
2) 组成： 机架（1）连杆（1）曲柄 （2） 摇杆 （0） 3) 运动特点： 主动曲柄等速转动， 从动曲柄变速转动。
4)应用实例：
惯性筛分机 当主动曲柄等速转动时，从动曲柄 作周期性变速转动，利用变速转动 和物料的惯性达到筛分目的。
（3）、双摇杆机构
1)定义：在铰链四杆机 构中，若两连架杆都 是摇杆，此机构称为 双摇杆机构。
2) 组成：机架（1）连杆（1） 曲柄 （0） 摇杆 （2）
主动摇杆往复摆动， 3) 运动特点： 从动摇杆往复摆动。
4)应用实例： 起重吊车 双摇杆机构在生 产中应用很广， 右图为港口用起 重吊车。它的两 摇杆长不相等。
总结：
一、运动副的定义和分类
二、铰链四杆机构基本组成：机架、连架杆、 连杆； 三、铰链四杆机构的类型：曲柄摇杆机构、双 曲柄机构、双摇杆机构
铰链四杆机构的基本类型及运动特点：
起重机
许开国 职业中等专业学校
生活中我们经常会下运动会变成旋转运动；推
一扇门时两扇门会同时打开。想一想，这些机构是如何改变 或传递运动的? 其运动特点各是什么? 有何共同之处?
平面连杆机构的应用
一、运动副 1、定义：使两构件直接接触而又能产生一定的相 对运动的连接，称为运动副。
空间运动副 2、分类
平运动副
低副 ：两构件之间做面接触 高副 ：两构件之间做点或线 接触
高副or低副
想一想： 判断下列各运动副的类型
低副
高副
高副
铰 链 转 动 副
二、铰链四杆机构
1、定义： 由四个杆件通过铰链（转动副）连接而成 的机构，称为铰链四杆机构。 结构特征： 1）、四个构件； 2）、运动副全为转 动副。
2、组成：
1个机架：固定不动的构件。 2个连架杆：与机架相连的构件。
连杆 摇 杆
它有两种形式：
曲柄——能绕其回转中心 作连续整周的回 转运动。 摇杆——只能在小于360度 范围内往复摆动。 1个连杆：不与机架相连的构件。
曲柄
机架
3、基本类型： （1）、曲柄摇杆机构
1）定义：在铰链四杆 机构中，若两连架杆 中一杆为曲柄，另一 杆为摇杆，此四杆机 构称为曲柄摇杆机构 2）组成： 机架（1）连杆（1） 曲柄 （1） 摇杆 （1）