机械原理 连杆机构

H (a b) 2 e 2 (b a ) 2 e 2
0
,有急回特性。 1 B
A
1

有急回特性。

B1
2

B2
三.平面四杆机构的传动角与死点
（一）压力角与传动角 在不计摩擦力、重力、惯性力的条件下，机构 压力角： 中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受 力点的速度方向线所夹的锐角。 F F cos 1 F2 传动角：压力角的余角。 F F2 F sin C 越小，受力越好。 2 B F1v 越大，受力越好。 c 1 1 3 C min A vB D 4 B
3 以最短杆的对边构件为机架，则此机构为双摇杆机构。
（2）如果最短杆与最长杆的长度之和大于其它两杆长度之和 （不满足杆长和条件），则不论选哪个构件为机架， 都为双摇杆机构。
2.滑块机构有曲柄的条件
B 1 a
A
4 2 b C3
B2
B2 2 b C 3 4
B1
1
b
a a
1

E
D
A
a
F G
b
B2
A

(<360°) 1
(0~360°)
(0~360°)
A

(<360°) D
4 双曲柄机构
D
4 双摇杆机构
B 1 A
B
2
4
2
C 3 1 A
4
C 3
(a)曲柄滑块机构
B 1 A
(b)曲柄转动导杆机构
B
回转导杆机 构
2 4
C 3 A1
2 4
(c)曲柄摇块机构
B
1 A
3
C
(c’)曲柄摆动导杆机构
A 2
摆角 D

摇杆点C的 平均速度
v1 C1C2 / t1
v2 C2 C1 / t 2
2
2
1
（2）输出件的行程速度变化系数K： 空回行程平均速度v2与工作行程平均速度v1之比。
v2 t1 1 180 K v1 t2 2 180
K 1 180 K 1
连杆机构 由低副（转动副、移动副、球面副、圆柱副、及
螺旋副等）联结而成的机构。或称低副机构。
椭圆规机构3
曲柄摇杆机 构 曲柄滑块机构（对心）
机械手
冲床
牛头刨床
牛头刨床 插齿机构
§2-1 连杆机构的特点
根据其构件间的相对运动分为平面或空间连杆机构。 根据构件数目分为四杆机构、五杆机构…。 广泛应用的是平面四杆机构，而且它是构成和研究平面 多杆机构的基础。 本章主要讨论平面四杆机构。 平面连杆机构的主要优点： （1）能够实现多种运动轨迹 曲线和运动规律， （2）低副不易磨损而又易于加工 以及能由本身几何形状保持接触等。 平面连杆机构的主要缺点： （1）连杆机构作变速运动的构件惯性力及惯性力矩难 以完成平衡； （2）连杆机构较难准确地实现预期的运动规律，设计 方法也较复杂。
max
ae arcsin b
3.AB为主动的导杆机构
1
2 B
F vB3
A
1
2
a
3
1
A
0
3 图1 C
C

4
B

F vB3
d
max ?
图2
e
三.平面四杆机构的传动角与死点
（一）压力角与传动角 （二）平面四杆机构的最小传动角位置 （三）机构的死点位置
死点：当机构处于传动角 0 （或压力角
C B2 c vB
90）的机构位置
A
vB B b FB a 1 A
2 3 d 4 画出压力角

B1 FB 脚
D
D
C2
踏板
C1 缝纫机主运动机构
请思考： 下列机构的死点位置在哪里；怎样使机构通过死点位置。 B 2 b 2 B
a
1
C 3 4
1
vc
A
A
死点的利用：
B2 A C
3
D
C2 B1
C1
一. 刚体位移矩阵
§2-5 平面四杆机构的解析法设计
Si
y 1 . 构件在平面上的位置表示 用构件上某点的坐标及通过该点 Qi xi yi 的某一直线与固定坐标系的x轴 y1 i x1' pi Q1' 之夹角来确定。例如 位置1的位置参数： S1 Xp1 、 yp1、 y1 ' P1' 1 1 Q1 Oi 位置i的位置参数： p1 Xpi 、 ypi、 i x x1 OO 2. 刚体位移矩阵 1 式中xOi、 1Oi为动参考系坐标原点在固定坐标系中的位移， xQi 构件S上任一点的运动看成是：随动坐标系绕固定 cos y i sin 1i x pi x p1 cos1i y p1 sin 1i xQ1 y坐标系原点O的转动；及随动坐标系平动的合成运动。 sin 可用已知点p1、pi的坐标表示。sin y cos y xxOi 1i xx pi x p cos xip1 1 1 p1 cos1i y pi 1 1 Qi Q1 Q1 cos1i1 yQsin yip1i sin 1i 1i Q1 1 yy 0 xy sin y cos1 cos 1 1 QOi Q1pi 0 x1i1 sinQ1 1i y1i1 p p (i=2、3…n) 1i
一.平面四杆机构的功能及应用
1 .刚体导引功能 2.函数生成功能 3.轨迹生成功能 轨迹生成功能 是指连杆上某点通过某一 预先给定轨迹 的功能。 连杆
§2-4 平面四杆机构运动设计的基本问题与方法
一.平面四杆机构的功能及应用
1 .刚体导引功能 3.轨迹生成功能 2.函数生成功能 4.综合功能 O1 D1 上剪刀 D2 下剪刀
上连杆 O3

下连杆

O4 O2
§2-4 平面四杆机构运动设计的基本问题与方法
一.平面四杆机构的功能及应用 二.运动设计的基本问题与方法
1 .平面四杆机构设计的主要任务： 在型综合的基础上，根据机构所要完成的功能运动而提出 的设计条件（运动条件、几何条件和传力条件等），确定机构 的运动尺寸（一般又称为尺度综合），画出机构运动简图。 2 .设计中应满足的附加条件： （1）要求某连架杆为曲柄； （2）要求机构的运动具有连续性； （3）要求最小传动角在许用传动角范围内，即 min （4）特殊的运动要求，如要求机构输出件有急回特性； （5）足够的运动空间等。 3 . 平面四杆机构运动设计的问题概括成下述两个基本问题 （1）实现已知运动规律问题；（2）实现已知轨迹问题 4 .设计方法 （1）实验法；（2）几何法（作图法）；（3）解析法
(b>c) (2b)
'
B
1
a
A
b
c
d
4
D r 3
C b 3 c
a-d
B2
r2
d c a b （2a ）
d b a c (2b')
由(1)及（2a' ）(2b')可得
d+a
d a , d b, d c
铰链四杆机构的类型与尺寸之间的关系：
在铰链四杆机构中： （1）如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其它两杆 长度之和 ——满足杆长和条件 且： 1 以最短杆的相邻构件为机架，则此机构为以最短杆 为曲柄的曲柄摇杆机构； 2 以最短杆为机架，则此机构为双曲柄机构；

平面四杆机构具有急回特性的条件： （1）原动件作等速整周转动；
（2）输出件作往复运动；
（3）
0
B2
2.曲柄滑块机构中，原动件AB以 1等速转动 B 2 b B 1 C2 C3 a b 2 1 1 1 a B1 C2 C 3 C1 B1 H AABiblioteka C144H
B2
偏置曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构 H=2a, 0 ,无急回特性。





D
1
B 2 b C 1 a
A
F
A
3

4
vc
F

F

vc 2 1 3 B C 2 B
C
1
A
1
A
1
2 B
F vB3
0
v F 1
0 ??
3 C
B 2 b C 1 a
A
3
3
4
vc
画出压力角
三.平面四杆机构的传动角与死点
（一）压力角与传动角 （二）平面四杆机构的最小传动角位置 1 .铰链四杆机构中，原动件为AB。 F2 B 2 b f 4 d C
地面
飞机起落架机构
四.运动的连续性
遇到的运动不连续问题有： C1 B2 1 A 2 B3 4 C1 C2 C3 B 1 A 2 3 1
C C 2
B1
3
D
4
D
2
C1
C
C2
1.错序不连续
2.错位不连续
§2-4 平面四杆机构运动设计的基本问题与方法
一.平面四杆机构的功能及应用
1 .刚体导引功能 刚体导引 是机构能引导刚体（如连杆）通过一系列给 定位置。
双曲柄机构
二、平面四杆机构的演化 1.转动副转化成移动副的演化
C
B
1 A
2 3 4
C
3
C
D
A B 1
2
3
4
B 1 A
D
B 1 A
2 4
2
4