平面机构的类型
平面连杆机构的基本类型及应用2

教案纸新课讲述第一节平面连杆机构的基本类型及应用四、滑块机构除了上述三种铰链四杆机构外,在工程实际中还广泛应用着其他形式的四杆机构,其中的绝大多数都可以看作是由铰链四杆机构演化而来的。
1. 曲柄滑块机构图5-9a 所示为一曲柄摇杆机构。
摇杆上的C 点的轨迹是以D 为圆心,以CD 为半径的圆弧mn 。
若将摇杆CD 的长度增加至无穷大,转动副 D 将移至无穷远处,则转动副 C 的轨迹mn 将变成一直线。
构件3 与4 之间的转动副D 将转化成移动副,该机构演化为曲柄滑块机构(图5-9b)。
在该图中,滑块上的转动副中心 C 的移动轨迹mn 不通过曲柄的回转中心A ,该机构称为偏置曲柄滑块机构。
曲柄回转中心 A 到mn 的垂直距离称为偏距,以e 表示。
当e =O ,即直线mn 通过曲柄的回转中心 A 时,该机构称为对心曲柄滑块机构(图5-9c),简称曲柄滑块机构。
它广泛地应用于活塞式内燃机、空气压缩机以及冲床等机械设备中。
2. 转动导杆机构和摆动导杆机构若将图5-10a 中的构件1取为机架,如图5-10b 和5-10c 所示,当 a <b 时构件2 和 4 分别绕固定轴B 和A 作整周转动。
该机构称为转动导杆机构。
图5-11a 所示的插床主体机构中的机构ABC 就是转动导杆机构。
当a >b 时,导杆 4 只能绕转动副 A 相对于机架1作往复摆动,故该机构称为摆动导杆机构。
图5-11b 所示的牛头刨床主体机构中的机构ABC 即是摆动导杆机教案纸新课讲述构的应用实例。
3. 曲柄摇块机构和移动导杆机构若将图5-10a 中的构件2 取为机架,如图5-10d所示,则滑块3 只能是绕固定轴 C 作往复摆动的摇块,故该机构称为曲柄摇块机构。
图5-12 所示的汽车自动卸料机构就是曲柄摇块机构。
若将图5-10a 中的3 作为机架,如图5-10e 所示,则导杆只能在固定滑块 3 中往复移动,故该机构称为移动导杆机构。
平面机构的结构分析

平面机构的结构分析
平面机构是一种由多个连接体组成的机械结构,可以用来传递力和运动。
平面机构通常由连杆、转动副和滑动副组成,可以用来实现直线运动、旋转运动等。
在平面机构中,连杆是连接各个连接体的基本元素,它们可以是刚性的,也可以是柔性的。
转动副和滑动副则是连接连杆的关节,用来传递运动或者力的。
转动副能够使连杆产生相对转动运动,滑动副则能使连杆产生相对滑动运动。
根据不同的传动方式,平面机构可以分为平行四杆机构、串联四杆机构、曲柄摇杆机构等。
平行四杆机构由四个长度相等、平行的连杆组成,可以实现直线运动。
串联四杆机构则由多个连杆相互连接组成,可以使得最后一个连杆产生复杂的轨迹运动。
曲柄摇杆机构由一个转动副和一个滑动副组成,可以实现旋转运动。
在设计和分析平面机构时,需要考虑到各个连接体之间的角度关系、长度关系以及运动规律。
通过运用静力学、运动学和动力学等原理,可以对平面机构进行有效地分析和设计,来确定各个连接体之间的关系和运动规律,以实现所需的运动或者力传递。
总之,平面机构是一种重要的机械结构,通过对其结构和运动规律的分析,可以有效地实现力和运动的传递,被广泛应用于各种机械设备和工程中。
第一节 平面连杆机构的基本类型和特性

机架4:固定不动
平面连杆机构的基本类型
1、曲柄摇杆机构
连架杆一为曲柄,一为摇杆的平面四杆机构。
平面连杆机构的基本类型
曲柄摇杆机构应用实例: 雷达天线仰俯角的调整装置
平面连杆机构的基本类型
汽车前窗刮雨器
平面连杆机构的基本类型 2、双曲柄机构
在铰链四杆机构中,两个连架杆都能做整周 回转,即有两个曲柄。
C
l2 B C1 l3
l1
A B1 l4
D
连杆机构的基本特性
当杆1处于AB2 位置时,设 l4 >l1 ,△AC2D 有:
L1+L2<=L3+L4 (3)
将(1)、(2)、(3)分别相加,得:
l1 l3
C l2 B l1 B2 C1 l3
C2
l1 l2 l1 l4
B1
A
l4
D
连杆机构的基本特性
双摇杆机构应用实例:气动搬运机构
平面连杆机构的基本类型
双摇杆机构应用实例:飞机起落架机构
减小空气阻力
平面连杆机构的基本类型
双摇杆机构应用实例: 港口用门式起重机变幅机构
平面连杆机构的基本类型
起吊中要求点E近似沿水平直线运动,以 保持货物在移动中高度不变,免使吊钩因不必 要的升降而损失能量。
二、连杆机构的基本特性
平面连杆机构的基本类型
双曲柄机构应用实例:机车车轮的联动机构
匀速
匀速
机车车轮的联动机构
平面连杆机构的基本类型
汽车车门开启与关闭装置
平面连杆机构的基本类型
双曲柄机构应用实例:惯性筛
变速 匀速
平面连杆机构的基本类型
3、双摇杆机构
在铰链四杆机构中,两个连架杆都只能做往 复摆动的四杆机构。
《平面机构的》课件

设计原则与步骤
详细描述
平面机构的设计应遵循功能性、稳定性、效率性和经济性等原则。设计步骤通常包括需求分析、概念 设计、详细设计、优化改进和成品评估等环节,以确保设计出的平面机构能够满足使用要求。设计方法
详细描述
平面机构的优化设计方法主要包括尺寸优化、形状优化、拓扑优化和多目标优化等。这些方法通过改进机构的结 构和参数,以提高机构的性能、降低能耗和减少制造成本。
02
平面机构的类型
平面连杆机构
总结词
由一系列刚性杆件通过铰链连接而成的机构,可以实现多种复杂的运动轨迹。
详细描述
连杆机构广泛应用于各种机械系统中,如缝纫机、搅拌机、飞机起落架等,通 过不同形状的连杆组合,可以实现各种复杂的运动轨迹,满足不同的工作需求 。
平面凸轮机构
总结词
由一个凸轮和一个或多个从动件组成 的机构,通过凸轮的轮廓控制从动件 的往复运动。
静力学分析意义
静力学分析是研究机构在静止或平衡 状态下,各构件所受的力和力矩,以 及机构的平衡条件。
为机构设计和优化提供基础数据,有 助于避免机构在工作过程中出现失稳 或损坏。
静力学分析方法
通过受力分析和平衡方程,求解各构 件所受的力和力矩,以及机构的平衡 条件。
平面机构的运动平衡分析
运动平衡分析定义
平面间歇运动机构的实例分析
总结词
通过实际应用案例,深入了解平面间歇运动 机构的特点和设计原理。
详细描述
介绍平面间歇运动机构在各种机械系统中的 应用,如棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮 机构等,分析其工作原理、运动特性和设计
方法。
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电子产品
其他领域
如机床、夹具、自动化 生产线等。
平面连杆机构的基本形式

平面连杆机构的基本形式平面连杆机构是一种常见的机械传动装置,由连接在同一平面上的连杆组成。
它具有简单、紧凑的结构,广泛应用于各种机械设备中。
平面连杆机构的基本形式包括三种:曲柄摇杆机构、滑块摇杆机构和滑块曲柄机构。
曲柄摇杆机构是平面连杆机构中最简单的形式之一。
它由一个固定的曲柄和一个连接在曲柄上的摇杆组成。
当曲柄转动时,摇杆会随之摆动。
这种机构常用于泵、压缩机等需要周期性运动的设备中。
滑块摇杆机构是由一个固定的摇杆和一个连接在摇杆上的滑块组成。
当摇杆摆动时,滑块会在固定的轨道上滑动。
这种机构常用于工程机械、飞机起落架等需要复杂运动的设备中。
滑块曲柄机构是由一个固定的滑块和一个连接在滑块上的曲柄组成。
当曲柄转动时,滑块会在固定的轨道上滑动。
这种机构常用于发动机、内燃机等需要往复运动的设备中。
平面连杆机构的基本原理是利用连杆的运动来实现机械装置的工作。
在这些机构中,曲柄是主要的运动构件,通过转动曲柄,摇杆或滑块可以实现不同的运动方式,如旋转、摆动或往复运动。
平面连杆机构的设计需要考虑多个因素,包括连杆的长度、角度和位置等。
根据不同的工作需求,可以通过调整连杆的参数来实现所需的运动方式和速度。
平面连杆机构具有结构简单、可靠性高的优点,但也存在一些局限性。
例如,由于连杆在同一平面上运动,所以只能实现二维的运动,无法实现三维的复杂运动。
此外,由于连杆的长度和角度限制,机构的运动范围也受到一定的限制。
平面连杆机构是一种常见且重要的机械传动装置,具有简单、紧凑的结构。
通过合理设计和调整连杆参数,可以实现不同的运动方式和速度。
在实际应用中,我们可以根据具体的需求选择适合的平面连杆机构,以满足机械装置的工作要求。
简述平面四杆机构的类型特点和应用

简述平面四杆机构的类型特点和应用一、平面四杆机构的类型:1. 平衡四杆机构:该机构有能力保持平衡,即使受到外部干扰也能够回到原来的位置。
这种机构被广泛用于稳定系统和开放环境。
2. 驱动四杆机构:该机构可以转化旋转运动为线性运动或反之。
这种机构广泛应用于机械工程、模具制造和自动化工程中。
3. 可逆四杆机构:该机构可以逆向工作,在不同的任务中灵活应用。
这种机构被广泛用于机器人工程和自动化工程中。
4. 变位四杆机构:该机构可以在不同位置自动调整,以适应不同的应用需求。
这种机构被广泛用于自动化机械和精密制造领域。
二、平面四杆机构的特点:1. 平面四杆机构可以转换不同类型的运动,包括旋转、线性、摆动等。
2. 平面四杆机构结构简单,易于制造和维护,具有良好的可靠性和稳定性。
3. 平面四杆机构可以通过组装多个单元来实现更高级别的机械结构,例如机器人、自动化系统等。
4. 平面四杆机构广泛应用于机械、汽车、制造、物流、自动化等领域,并逐渐成为机器人、智能装备的重要组成部分。
三、平面四杆机构的应用:1. 发动机连杆机构:由于发动机需要将旋转运动转化为线性运动来驱动汽车轮胎,平面四杆机构被广泛应用于汽车发动机的连杆机构中。
2. 物流设备:平面四杆机构可以逆向工作,可以将线性运动转化为旋转运动,这使得物流设备可以保持高速和精度,如自动包装线、调料机等。
3. 机械手:平面四杆机构的结构简单,稳定性好,这使得它成为机器人手臂的优选部件之一,广泛应用于各个制造领域。
4. 印刷机械:平衡四杆机构可以使印刷平台始终稳定,特别是在高速印刷时,它可以保持印刷品的精度和质量。
5. 飞控系统:平衡四杆机构被广泛应用于飞控系统的调节器中,以帮助控制飞行器的稳定性。
总的来说,平面四杆机构具有结构简单、稳定性好、运动特性多样等特点,可以在各个行业发挥重要的作用。
平面机构及运动简图

高性能材料的发展将为平面机 构的设计提供更大的灵活性, 如轻质高强材料可以减轻机构 重量,提高运动效率;耐磨耐 腐蚀材料可以增强机构的耐久 性和可靠性。
随着人工智能和自动化技术的 不断发展,未来平面机构的设 计、分析和优化将更加智能化 和自动化,提高设计效率和质 量。
平面机构的研究将越来越多地 与其他学科进行交叉融合,如 控制理论、计算机科学、生物 医学等,以拓展应用领域和推 动技术创新。
由至少一个导杆(即具有滑动副的杆 件)与其他杆件组成的连杆机构。具 有传动效率高、运动平稳等特点。
滑块四杆机构
由四个杆件和一个滑块组成,滑块可 以在某一杆件上滑动。具有结构紧凑、 设计灵活等特点。
连杆机构设计原则和方法
设计原则
满足运动学要求,实现预期的运动轨迹和速度;满足动力学要求,保证机构的 传力性能和效率;满足结构紧凑、制造简便等要求。
02 平面机构组成及运动副
组成要素
01
02
03
构件
平面机构中的运动单元体, 具有独立的运动特性。
运动副
连接两个构件并保持其相 对运动的装置,分为低副 和高副。
自由度
描述机构运动独立参数的 数目,决定机构运动的可 能性。
运动副类型与特点
转动副
允许两构件绕公共轴线作 相对转动的运动副,如铰 链。
移动副
07 总结与展望
平面机构研究现状总结
1 2 3
平面机构类型多样性
目前已知的平面机构类型非常丰富,包括连杆机 构、凸轮机构、齿轮机构等,每种机构都有其独 特的工作原理和应用场景。
运动简图分析方法
运动简图是平面机构分析和设计的重要工具,通 过绘制和分析运动简图,可以清晰地表达机构的 运动特性和力学特性。
平面四杆机构的基本类型及应用

图3-15
图3—22
• 若选取构件1为机架(图3-22b), 则演化成双转块机构,它常应用 作两距离很小的平行轴的联轴器, 图3-22e所示的十字滑块联轴节为 其应用实例;
图3-22b
图3-22e
• 当选取构件3为机架(图3-22c)时, 演化成双滑块机构,常应用它作椭圆 仪(图3—22f)。
图3-22
图3-9
图3-10
• 在图3-11a所示双曲柄机构中,虽然其对应边长度 也相等,但BC杆与AD杆并不平行,两曲柄AB和 CD转动方向也相反,故称其为反平行四边形机构。 • 图 3-11b所示的车门开闭机构即为其应用实例, 它是利用反平行四边形机构运动时,两曲柄转向相 反的特性,达到两扇车门同时敞开或关闭的目的。
• 一、平面四杆机构的基本类型及应用
• 全部运动副为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构, • 它是平面四杆机构的最基本型式(如图3-4a所示)
图3-4a
a—曲柄: 与机架相联并且作整周转动的构件; b—连杆:不与机架相联作平面运动的构件; c—摇杆:与机架相联并且作往复摆动的构件; d—机架: a、c—连架杆。
图 3-11
3、双摇杆机构
双摇杆机构:铰链四杆机构中的两连架杆均不能作 整周转动的机构。
如 图 3 - 12 所 示 鹤 式 起 重 机 的 双 摇 杆 机 构 ABCD,它可使悬挂重物作近似水平直线移动, 避免不必要的升降而消耗能量。在双摇杆机构 中,若两摇杆的长度相等称等腰梯形机构,如 图3—13中的汽车前轮转向机构。
转动导杆机构
摆动导杆机构
• 它可用于回转式油泵、牛头刨床及插床 等机器中。图3-17所示小型刨床和图3— 18 中的牛头刨床,分别是转动导杆机构 和摆动导杆机构的应用实例。
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曲柄滑块机构中,当将曲柄改为机架时,就演化成导杆机构。
a
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(2)、类型
转动导杆机构
摆动导杆机构
a
30
(2)、应用
简易刨床
牛头刨床机构
a
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2、摇块机构 (1)、演化过程 曲柄滑块机构中,当将连杆改为机架时,就演化成摇块机构。
a
32
(2)、应用
泵
a
33
3、定块机构 (1)、演化过程 曲柄滑块机构中,当将滑块改为机架时,就演化成定块机构。
定义—— 以曲柄滑块机构中的滑块作为机架,
原机架在固定滑块中移动的机构
a
25
2、铰链四杆机构中两个转动副转化为移动副
由于此机构当主动件1 等速回转时,从动到 导杆3的位移为 y=Labsinα ,故又称 正弦机构
a
26
双滑块机构
a
27
(
二
)
、
取
不
同
构
件
为
机
架
a
28
1、导杆机构
(1)、演化过程
颚式破碎机
a
39
a
40
其他滑块四杆机构
双曲柄移动导杆机构
双转块机构
a
双滑块机构
41
a
42
定义——两个连架杆均为曲柄的机构
a
10
双曲柄机构
特点:两连架杆都是曲柄(整周转) 主动曲柄匀速转,从动曲柄变速转
a
11
正平行双曲柄机构:对边平行且相等 特点:主、从动曲柄匀速且相等
运动不确定现象:
a
12
a
13
反平行双曲柄机构:对边平行但不相等
a
14
双摇杆机构
定义——两个连架杆均为摇杆的机构
分类—— 对心式、偏置式
a
22
曲柄导杆机构
定义—— 一连架杆为曲柄,而另一连架杆也作定轴转动或摆
动,且与块状连杆组成移动副,其相对滑块的运动 起导Байду номын сангаас作用的机构
分类—— 摆动导杆式、转动导杆式
a
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曲柄摇块机构
定义—— 一连架杆为曲柄,另一连架杆为块状,且只能作定
轴往复摆动的机构
a
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移动导杆机构
a
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双摇杆机构
a
16
a
17
a
18
a
19
a
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三、铰链四杆机构的演化
演化方法:转动副 移动副(滑块四杆机构); 选取不同构件作为机架
(一)、转动副转化成移动副
1、铰链四杆机构中一个转动副转化为移动副
a
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曲柄滑块机构
定义—— 一连架杆为曲柄,另一连架杆为相对机架作往
复移动的滑块的机构
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
a
4
铰链四杆机构的类型与应用基本型式及其演化
a
5
曲柄摇杆机构
定义
曲柄——连架杆中能作整周转动的构件 摇杆——连架杆中只能作往复摆动的构件 曲柄摇杆机构——两个连架杆中一为曲柄,一为摇杆的机构
a
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曲柄摇杆机构
a
7
应用:
雷达
缝纫机
a
8
a
9
双曲柄机构
a
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(2)、应用
移动导杆机构
a
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4、双滑块机构
a
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偏心轮(扩大运动副)
在曲柄滑块机构(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。
a
37
a
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偏心轮机构结构简单,偏心轮轴颈的强度和刚度大,且易于安装整 体式连杆,广泛用于曲柄长度要求较短、冲击较大的机械中。
平面机构的类型
a
1
一、平面连杆机构的特点
结构简单、易于制造、成本低廉 承载能力大 可实现多样化的运动规律 可实现远距离的运动和动力的传递 能实现特殊的运动轨迹
平面连杆机构在各种机械和仪器中获得广泛应 用。平面连杆机构中最常用的是四杆机构,它 的构件数目最少,且能转换运动。
a
2
二、铰链四杆机构的组成和基本形式
1.铰链四杆机构的组成
如图所示,铰链四杆机构是由转动副将各构件的头尾联接 起的封闭四杆系统,并使其中一个构件固定而组成。被固定 件4称为机架,与机架直接铰接的两个构件1和3称为连架杆, 不直接与机架铰接的构件2称为连杆。连架杆如果能作整圈运 动就称为曲柄,否则就称为摇杆。
a
3
2.铰链四杆机构的类型