第三章--平面连杆机构及其设计.

Kc 4
D
B2 1 A
3 C
4
e
固定不动
手摇唧B筒机构2 等
1 A4
C3
(2)含有两个移动副 曲柄移动导杆机构 第一种：正弦机构
SlABsin
缝纫机的刺布机构
第二种 正切机构
B变为移动副
S3ltan
第三种 双转块机构 (十字滑块联轴节)
第四种 双滑块机构 （椭圆仪）
连杆连线上的任一点轨迹为以A为中心的椭圆。 其中，中点D的轨迹是以A为圆心的圆。
C
vc Pt
C2
min
C1
max
A
B1
D
三、行程速度变化系数 1、机构的急回运动特性 原动件作匀速转动，从动件相对机架作往复运动的 机构，从动件正行程和反行程的平均速度不相等。
主动件——曲柄匀速转动，ω 从动件——摇杆来回摆动
工作行程：
曲柄1→2 180°+θ 摇杆C1D→C2D ψ
返回行程： 曲柄2→1 180°-θ 摇杆C2D→C1D ψ
曲柄滑块、导杆 摇块、定块
四杆机构含有2个移动副 更换机架
正弦、正切 双转块、双滑块
§3—3 平面四杆机构有曲柄的条件和几个基本概念
一、平面四杆机构有曲柄的条件 （整转副存在的条件）
1.铰链四杆机构有整转副的条件 C
C2
B a1
b 2 C1
B2
3c
A
B1
d< ≤ c< ≤
d
≤ (1) (2) (3)
PnPsin ——有害分力
α越小，越大，对机构传递越有利（效率高，不易自锁）
2、传动角γ——压力角余角 90
平面连杆机构经常用γ衡量机构的传动质量（易于测量） γ越大，对机构传递越有利
3、许用传动角
一般： min40
高速机构 min： 50。
4、传动角的计算
B2
90,
90 ,180
Pn
P
B
翻型机
给定位置设计
炉门
返回
移动导杆机构
1
2
3
4
油泵机构
油泵机构
曲柄摇块机构
转动导杆机构
曲柄滑块机构
第三章 平面连杆机构及其设计
本章重点： 平面四杆机构的类型、 基本知识和设计。
本章难点： 平面四杆机构的设计。
§3-1 平面连杆机构的特点及其设计的基本问题
用低副连接而成的平面机构
一、平面连杆机构的特点 1、能实现多种运动形式。如：转动，摆动，移动，平面运动
2、运动副为低副 面接触，承载能力大 ，便于润滑，寿命长 几何形状简单——便于加工，成本低
3、缺点 ①只能近似实现给定的运动规律 ②设计较复杂 ③只用于速度较低的场合
二、平面连杆机构设计的基本问题
选型 确定连杆机构的结构组成，构件数目，运动副类型、数目
运动尺寸设计 确定各构件尺寸，运动副位置，描述曲线点的位置
曲柄摇杆机构
最短构件为机架
最短杆对边的为机架
双曲柄机构
双摇杆机构
2.曲柄滑块机构有曲柄的条件：
B1
Aa
B2
b
E
C1
C2
e
直角△ 1E：
>e
直角△ 2E：
>e
即曲柄存在的条件: b> b>a
偏置 对心
二、压力角和传动角
1、压力角α
从动件上某点的受力方 向与从动件上该点速度 方向的所夹的锐角
Pt Pcos ——有效分力
3.取不同的构件为机架,可得到不同的机构
B
1
2
B
1
2
B
1
2
3
4
3
4
3
A
C
A
C
A
C
曲柄滑块机构 转动导杆机构
B
1
2
B
1
2
4
3
4
3
4
A
C
A
C
曲柄摇块机构
移动导杆机构
教材P39的表3－1所示不同形式的四杆机构
四杆机构含有0个移动副 更换机架
转动副变移动副
四杆机构含有1个移动副 更换机架
曲柄摇杆、双曲柄 (曲柄主动) 曲柄摇杆、双摇杆 (摇杆主动)
D 4
即： ≤ (1)
≤ (2)
≤ (3)
两构件作整周相对转动的条件：
ac ab ad
（1）组成整转副的两构件中必有一构件为运动链中的最短构件。
（2）最短构件与最长构件的长度之和小于等于其它两构件长度之 和。 （杆长之和的条件）
铰链四杆机构类型判定： 杆长之和条件
N
双摇杆机构
Y
Y
最短杆为连架杆
Y
1、扩大转动副★
2C
2C
B
3
B
3
1 A
4
D
1 A
4
D
偏心轮，偏心距，
2C
B
3
A1
D
4
偏心轮机构应用：多用于曲柄销承受较大冲击、曲柄较短、 需安装在直轴中部的机器。
3
B2
2、(1A转C1)含动AB1有副一2BA1转个4 2D移化3B4 动成2C副4移AC31动第D3副C一KcD：种A3K1：c DAB曲1K2c柄BA 2滑1 块B 2机C 构C （34偏DC D距3K4cDe）Kc34 D Kc
1、实现构件给定位置 2、实现已知运动规律 3、实现已知运动轨迹
三、平面连杆机构的运动设计方法
1、图解法 2、解析法 3、图谱法 4实验法
§3-2 平面四杆机构的基本型式
一、铰链四杆机构： 所有运动副均为转动副的平面四杆机构
连杆
连架杆
连架杆
机架
B
整转副：A、 B
1
摆动副：C、 D
A
曲柄：
摇杆：
铰链四杆机构的基本形式：
1
e
导杆 — 3 作用：对滑块起导路作用
牛头B 刨床、插床等
2
1 A4
C3
第三种 摇块机构
2 B
1 A
4
C
Kc
3
B2
1
DA
3
C
Kc
4
D
B2 1 A
3 C
4
e
摇块 — 3
绕C点摇摆
自卸卡车B 车厢的举升机构等
2
1 A4
C3
第四种 定块机构（又名移动导杆机构）
3
2 B
1 A
4
C
Kc
C
3
B2
1
DA
定块 — 3
1）曲柄摇杆机构 2）双曲柄机构 3）双摇杆机构
C 2
3
4
D
曲柄摇杆机构的应用
当以曲柄为原动件时，曲柄作整周转动，摇杆作往复摆动；用作 雷达天线俯仰机构等。
曲柄摇杆机构
当以摇杆为原动件时，摇杆作往复摆动，曲柄作整周 转动。例如：缝纫机机构
双曲柄机构的应用 正平行四边形机构：两两对杆长度不仅相等，而且平行，两曲柄 同向同速转动，连杆作平动。有广泛应用
4C
3 3
B
B2
1 A
B2
1
B2
A1
A
e
e e e
C4 C4
3B241 NhomakorabeaA
1 A
B2
144
A 14 A
B2
C
C
3
2C
4
3
3 C
3
e≠0，偏置曲柄滑块机构 0， 对心曲柄滑块机构
第二种： 导杆机构
3
2 B
1 A
4
C
Kc
3
B2
1
DA
C
Kc
4
D
3 导杆整周转动 → 转C 动导杆机构 导杆只作B 2摆动 → 摆动导杆4 机构
2、行程速度变化系数
K 从 从动 动件 件慢 快行 行程 程平 平均 均速 速度 度1
机车联动机构
摄影平台升降机构
播种料斗机构
反平行四边形机构：两两对杆长度相等，但不平行。 当以长边为机架时，两曲柄等速反向转动。用于车门开 闭机构，如图所示。
车门开闭机构动画
3、双摇杆机构 两连架杆都是摇杆。用于翻箱机构和鹤式起重机机构等。
等腰梯形机构，转向机构： 车辆的前轮转向。
二、铰链四杆机构的演化