合肥工业大学机械原理内部辅导

B2 b23
C3
B3
D
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二 按给定行程速度变化系数设计四杆机构
传动角：压力角的余角。
通常用γ表示. B
γ F1 A
δ
F2 C
γ α
F1
F vc
D
机构的传动角和压力角作出如下规定： γmin≥[γ ]；[γ]= 30°∽60°； αmax≤[α]。 [γ]、[α]分别为许用传动角和许用压力角。
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A1 B 2 F vB3
3 α= 0° C γ= 90°
vF α
2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆
机构。
注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形
条件：最长杆的杆长<其余三杆长度之和。
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曲柄滑块机构有曲柄的条件
B’
b e
b
Ea A
Bb
C”
C
B’’ D ∞
1）a为最短杆 2) a+e≤b.
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导杆机构有曲柄的条件
a A
d
C
摆动导杆机构 B
1)a为最短杆，a+ed
C
2 B
3 αF
1 vB3
A 1 B vB3 α
2F 3
A
C
F
n αv
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2、最小传动角的确定
F2 Cγ F
B
C’’
b γ
A
a
δmax
δ c
F1
DδCm’in
vc
B’’
d B’
δ= arccos{[b2+c2-d2-a2+2adcos]/2bc}.
= 0, δmin= arccos{[b2+c2-(d-a)2]/2bc}
第二章
平面连杆机构及其 设计
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一、连杆机构是若干个构件全用低副（转动副、
移动副、球面副、球销副、圆柱副及螺旋副） 联接而成的机构，也称之为低副机构。
二、连杆机构的分类 1、根据构件之间的相对运动分为： 平面连杆机构，空间连杆机构。 2、根据机构中构件数目分为： 四杆机构、五杆机构、六杆机构等。
2
三．平面连杆机构的特点
3）平面连杆机构的设计较为繁难。
3
§2-1 平面四杆机构的基本形式、演变
及其应用
一、平面四杆机构的基本形式
连杆
在连架杆中，能
连架杆 1
2 3
4 机架
绕其轴线回转360° 连架杆 者称为曲柄；仅能
绕其轴线往复摆动
者称为摇杆。
1）曲柄摇杆机构:两连架杆中，一个为曲柄， 而另一个为摇杆。 2）双曲柄机构 两连架杆均为曲柄。 3）双摇杆机构 两连架杆均为摇杆。
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平面连杆机构有曲柄的条件： 1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最 短杆； 2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆 的杆长之和。（杆长和条件）
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铰链四杆机构类型的判断条件：
1）在满足杆长和的条件下：
（1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另 一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构； （2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双 曲柄机构； （3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该 机构为双摇杆机构。
转动导杆机构
2)d为最短杆，且满足d+ea
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二、平面四杆机构输出件的急回特性
C1 C
C2
B
θ
ψ
1
B2
B1 A 2 极位夹角 D
摆角 v1 =C⌒1C2/t1 v2 =C⌒1C2/t2
1=180°+θ, 2=180°-θ
∵: 1>2 , ∴: t1>t2 , v1<v2
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行程速比系数
输出件空回行程的平均速
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3 机构的死点位置
BF
A α
v
BF A
C
F1 = Fcosα F2 = Fsinα
C
D
D
在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力 的条件下，当机构处于传动角γ=0°（或α=90°）的位 置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大， 均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置。
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四、运动的连续性
1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。 2）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互
接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度 3）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程
上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。
4）可实现远距离传递的操纵机构。
不足之处：
1）不易于传递高速运动。
2）可能产生较大的运动累积误差。
连杆机构的运动连续性：指该机构在运动中能够连续 实现给定的各个位置。
(B’)B
C1
C C2
1
C1 C3 C2
A
D
B1 B3
2
A
B2
D
C’1 C’ C’2
连杆机构的运动不连续的问题：错位不连续；错 序不连续。
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2–3、平面四杆机构的运动设计
1、基本问题
根据机构所提出的运动条件，确定机构的运动学尺寸， 画出机构运动简图。
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§2-2 平面四杆机构设计中的共性问题
一、平面四杆机构有曲柄的条件 二、平面四杆机构输出件的急回特性 三、平面机构的压力角和传动角、死点
四、运动的连续性
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一、平面四杆机构有曲柄的条件
B 1a
2C bc 3
d
F
A 4D
B2 E B1 C A E’ F’ D b+c
G’
|b-c|
G
|d-a|
d+a
1）根据给定的运动规律（位移、速度和加速度）设 计四杆机构；
a 实现连杆的几个位置
b 实现输出构件的急回特性 c 实现两连架杆的对应角位移、角速度和角加速度 （颚式碎矿机、惯性筛）
2）根据给定的运动轨迹设计四杆机构；
3) 综合功能
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一 根据给定的连杆位置设计四杆机构
b12 B1
A
C1 c12 C2 c23
K
=
度 ——————————— ——输出件工作行程的平均速度
= v2/v1 =（C1C2/t2）/ （C1C2/t1 ）
= t1/t2 =1/2 =（180°+θ）/（180°-θ）
θ=180°（K-1）/（K+1）
连杆机构输出件具有急回特性的条件
1）原动件等角速整周转动；
2）输出件具有正、反行程的往复运动；
= 180, δmax= arccos{[b2+c2-(d+a)2]/2bc}
γmin=[δmin ,180-δmax]min
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B’’ B A
C’’ C’ C
min B’
B’’ B A
B’
’’
C
C’ C’’
’
min= ’=arccos（a+e)/b
为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作
阻力较小的空回行程中。
3）极位夹角θ>0。
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B
A
B1
B2 C1
A
Aθ
B1 =
B2
B1 C
D
C
B C1
θ
B2Biblioteka C2 C C213
三、平面机构的压力角 和传动角、死点
F2
C
γF α
B
δ F1 vc
A
D F1 = Fcosα,F1
F2 = Fsinα
1、机构压力角:在不计摩擦力、惯性力和重 力的条件下，机构中驱使输出件运动的力的 方向线与输出件上受力点的速度方向间所夹 的锐角，称为机构压力角，通常用α表示。14