机械原理教案平面连杆机构及其设计
第八章平面连杆机构及其设计§8-1、连杆机构及其传动特点1、连杆机构及其组成。
本章主要介绍平面连杆机构（所有构件均在同一平面或在相互平行的平面内运动的机构）组成：由若干个‘杆’件通过低副连接而组成的机构。
又称为低副机构。
2、平面连杆机构的特点（首先让学生思考在实际生活中见到过哪些连杆机构：钳子、缝纫机、挖掘机、公共汽车门）1）运动副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击，易润滑，磨损小，寿命长；。
2）运动副元素简单（多为平面或圆柱面），制造比较容易；3）运动副元素靠本身的几何封闭来保证构件运动，具有运动可逆性，结构简单,工作可靠；4）可以实现多种运动规律和特定轨迹要求；（连架杆之间）匀速、不匀速主动件（匀速转动）→→→→→从动件连续、不连续（转动、移动）某种函数关系引导点实现某种轨迹曲线导引从动件（连杆导引功能）→→→→→引导刚体实现平面或空间系列位置5）还可以实现增力、扩大行程、锁紧。
连杆机构的缺点：1）由于连杆机构运动副之间有间隙，且运动必须经过中间构件进行传递，因而当使用长运动链（构件数较多）时，易产生较大的误差积累，同时也使机械效率降低。
2）连杆机构所产生的惯性力难于平衡，因而会增加机构的动载荷，所以连杆机构不宜用于高速运动。
3）难以精确地满足很复杂地运动规律（受杆数限制）4）综合方法较难，过程繁复；平面四杆机构的应用广泛，而且常是多杆机构的基础，本章重点讨论平面四杆机构的有关基本知识和设计问题。
§8-2、平面四杆机构的基本类型和应用（利用多媒体中的图形演示说明）1．铰链四杆机构的基本类型1）、曲柄摇杆机构曲柄：与机架相联并且作整周转动的构件；摇杆：与机架相联并且作往复摆动的构件；（还可以举例：破碎机、自行车（人骑上之后）等）2）、双曲柄机构铰链四杆机构的两连架杆均能作整周转动的机构。
还可以补充：平行四边形机构的丁子尺、工作台灯机构；火车驱动机构、摄影平台、播种料斗机构、关门机构等。
3）、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。
举例：汽车前轮转向机构、大型铸造台翻箱机构等。
2、平面四杆机构的演化形式（在于了解四杆机构的内在练习）1）变换机架2）改变构件的相对尺寸演化方法 3）扩大转动副4）杆块互换严格地讲，3）、4）不能算作演化，机构的实质并未改变。
1）、变换机架双曲柄机构曲柄摇杆机构双摇杆机构另一曲柄摇杆机构Ф1、Ф2、变化范围：0→360º；Ф3、Ф4、<180º（变换机架相当于给整个机构加上一个相反角速度的结果，故不影响机构中各构件间的相对运动，反转原理以后设计经常用到）2) 改变相对尺寸（转动副演化为移动副）在曲柄摇杆机构中，若摇杆的杆长增大至无穷长，则其与连杆相联的转动副转化成移动副。
以上两种方法交替使用，还可以演化出更多的机构。
转动导杆机构变换机架导杆机构→→→→→→摇快机构摆动导杆机构定块机构变换机架变换机架正弦机构→→→→→→双滑块机构→→→→→→双转块机构。
3）扩大转动副当曲柄的实际尺寸很短并传递较大的动力时，可将曲柄做成几何中心与回转中心距离等于曲柄长度的圆盘，常称此机构为偏心轮机构。
4）杆块对调---运动副元素的逆换对于移动副来说，将运动副两元素的包容关系进行逆换，并不影响两构件之间的相对运动。
如摆动导杆机构和曲柄摇块机构。
这两种机构的运动特性是相同的。
四杆机构的型式虽然多种多样，但根据演化的概念，可为我们归类研究这些四杆机构提供方便；反之，我们也可根据演化的概念，设计出型式各异的四杆机构。
思考：正切机构是怎样演化出来的§8-3、平面四杆机构的基本知识本章的重点内容：有关四杆机构的一些基本知识，包括曲并存在条件、行程速比系数与急回运动、传动角与死点、运动连续性等重要概念；1、平面四杆机构有曲柄的条件（配合多媒体动态演示曲柄摇杆机构）设：d>a； L BD= ff Max= a+d ； f Min= d- a ;构件a可以继续转动的几何条件：△BCD存在b+c>f在△BCD中： c+f>cb+f>cb+c ≤f Max a+d≤b+c将f Max= a+d ；f Min= d- a 代入 c+f Min≥c a+ b≤c +d → a为最短b+f Min≥c a+ c≤b+ d（极限位置可以取等号）如设：a > dd + a≤b+cd + b≤a + c → d 为最短d + c≤a+ b结论1：曲柄存在条件，即转动副A成为周转副的条件是：①最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和；（杆长条件）②组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。
上述条件表明：当四杆机构各杆的长度满足杆长条件时，与最短杆相连转动副都是周转副，而其余的转动副则是摆转副。
结论2：四杆机构有曲柄的条件是：最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和，当最短杆为连架杆时，机构为曲柄摇杆机构，当最短杆为机架时则为双曲柄机构。
否则为双摇杆机构。
结论3a+d≤b+c d 、c变为∞a+│d -c│≤b曲柄滑块机构的曲柄存在条件为：a ± e ≤ b2、急回运动和行程速比系数K1）极位夹角:在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆共线时，摇杆正处于两个极限位置，通常把这两个极限位置所夹的锐角称为极位夹角θ。
2）急回运动和行程速比系数K在曲柄摇杆机构中，当曲柄ω等速回转情况下，通常把摇杆往复摆动速度快慢不同的运动称为急回运动。
为了表示急回运动的程度，可用行程速比系数K来衡量。
四杆机构从动件空回行程平均速度与工作行程平均速度的比值称为行程速比系数，用K 表示 (K>1)。
K=从动件快速行程平均速度v2/从动件慢速行程平均速度v1v1 = c1c2 / t1 ；v2 = c2c1 / t2K= v2 /v1 = t1 / t2=ωt1/ωt2=（180°+θ）/（180°-θ）行程速比系数 K与极位夹角θ间的关系为：θ=180°×(K-1) / (K+1)结论：1）K值越大，急回特性越明显，（K=1，无急回）-----------思考：曲柄滑块机构是否一定有急回2）对于其他含有往复运动构件的机构，同样可用类似的方法研究其急回问题；a)曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构θ=0；K=1无急回偏置曲柄滑块机构K=180°+θ）/（180°-θ）；θ=180°×(K-1) / (K+1)b)摆动导杆机构极位夹角θ=摆杆摆角φ；K=180°+θ）/（180°-θ）可以获得较大的急回（用于牛头刨床前置机构）；c) 多杆机构的急回3、压力角与传动角和死点位置1）压力角α：若不考虑机构中各运动副的摩擦力及构件的重力和惯性力的影响，从动件上某点的受力方向F与该点速度正向之间的夹角α 称为机构在此位置时的压力角。
2）传动角γ：γ +α=90º传动角γ 和压力角α 互为余角3）曲柄摇杆机构的压力角α与传动角γ∠BCD 为锐角时γ=∠BCD∠BCD 为钝角时γ=∠180º-∠BCD在机构运动过程中，传动角γ 的大小是变化的，为了保证机构传力性能良好，应使γmin ≥40°～50°；对于一些受力很小或不常使用的操纵机构，则可允许传动角小些，只要不发生自锁即可。
对于曲柄摇杆机构，γmin 出现在主动曲柄与机架共线的两位置之一。
还可举偏置曲柄滑块机构为例进行γmin分析。
4．死点位置机构处于死点位置的力学特征：γ = 0机构死点位置通常可能出现在以往复运动构件为原动件的机构中；例1：曲柄滑块机构----活塞式发动机（单缸用飞轮，多缸错位排列）例2：曲柄摇杆机构----缝纫机（惯性轮），自行车（脚腕转动）例3：死点的应用：飞机起落架，锁紧机构（卡具设计）实际机构中可以通过采用惯性大的飞轮或机构死点位置错位排列等措施使其顺利通过死点位置。
正确区分死点与自锁：死点-----有效驱动力为0→→→机构卡死（死点附近容易发生自锁）自锁-----驱动力↑摩擦阻力↑死点附近容易发生自锁；同时，死点附近：V≈0→可能获得很大的力的增益；讨论死点与自锁问题时刻应关注“原动件”5、铰链四杆机构的运动连续性铰链四杆机构的运动连续性是指：连杆机构在运动过程中，能否连续实现给定的各个位置的问题。
运动的不连续性：错位不连续性、错序不连续性。
右图：铰链四杆机构不同装配模式的可行域、不可行域问题。
机构在两个不连通的可行域之间的运动是不能连续的。
设计者了解这一点是十分重要的。
§8-4、平面连杆机构的运动设计（机构综合问题）1、连杆机构设计的基本问题两连架杆间实现一定的对应位置关系（或函数关系）位置问题：实现连杆的预定位置（刚体的导引问题）轨迹问题：连杆上某一点实现给定的曲线轨迹计其他问题：结构大小、杆长比、最小传动角、曲柄存在、K等。
几何学法：积累了丰富的几何理论，价值很高，深奥、难懂。
（德、俄）连杆机构的设计方法有解析法：基本原理简单，关键问题在于如何求解非线性方程。
实验法：简单、实用、精度低（作解析法初值，计算机模拟）2．用解析法设计四杆机构1）按给定的连架杆对应位置设计四杆机构已知条件：θ1i~ φ 1i求解：a,b,c,d,α0,φ0 (θ2i为非独立变量)另外，实现转角关系与绝对杆长无关：令：a/a=1； b/a=m ； c/a=n ； d/a=L实际待求参数：m , n , L ,α0,φ0 (5个)一．建立矢量方程：a + b= d + c二．求解投影方程a·Cos(θ1i +α)+b·Cosθ2i=d +c·Cos(θ3i +φ)a·Sin(θ1i+α)+b·Sinθ2i=c·Sin(θ3i+φ)联立消去θ2i，方程两边除以a，再取相对杆长m,n,L后得：Cos(θ1i+α0) =P0·Cos(θ3i+φ0)+ P1·Cos(θ3i+φ0-θ1i-α0)+ P2式中： P0=n ；P1=-n/L ；P2=(L2+n2+1-m2)/2L待求参数：P0、P1、P2、α0、φ0 (5个)讨论：（1）可将（θ1i~ φ 1i）五组对应位置转角代入方程，联立求解5个未知量（多解）（2）四杆机构最多只能精确满足5组对应位置。
但求解5个未知量（全参数综合）将面对求解非线性方程组（含有三角函数得超越方程），求解比较困难。
现多采用数值法进行求解（叠代法，选一组初值→一组解）（3）可以进一步证明：给定四组对应位置转角，方程一定有解；给定五组对应位置转角，方程可能无解。
（4）若仅给定三组对应转角（α0、φ0可自行选定），方程降为线性方程组，很容易求解（无穷多解）。
机械原理-第三章-平面连杆机构及其设计
计四杆机构
F1
F2
A
’3
A
’ 2
E1 E2
B1
A
D’3
C1
F3
E3
D
’ 2
唯一解
D
LAB
l
AB1
LCD
l
C1D
LBC
l
B1C1
反转法或转化机构法的具体作图方法——为了不改变反转前后机 构的相对运动，作图时
B
A
B
C
摆动导杆机构的极位夹角
B
A
Bd
e C
D
2. 急回运动
当曲柄等速回转的情况下，通常把从动件往复
运动速度快慢不同的运动称为急回运动。
b
c
主动件a 运动： 时间：
从动： 时间： 转角：
从动件c的 平均角速度：
c D
3. 行程速比系数K
通常把从动件往复运动平均速度的比 值(大于1)称为行程速比系数，用K表示。
c
D
B a A
b
Fn C
αF
Ft
Vc
α γδ γ c
δmax
δmin
d
D
曲柄滑块机构的压力角
m
a
b
a
n
b
e
max min
四、机构的死点位置
1. 死点位置 所谓死点位置就是指从动件的传动角等于零或者压力角等于90∘时 机构所处的位置。
如何确定机构的 死点位置？
分析B、C点的压力角
C
C1
a
a
构是摆动导杆 机构。
ad
有曲柄，该机 构是转动导杆 机构。
机械原理 第三章 平面连杆机构及其设计
2
二、连杆机构的特点 优点：
• 承受载荷大，便于润滑
• 制造方便，易获得较高的精度 • 两构件之间的接触靠几何封闭实现 • 实现多种运动规律和轨迹要求
y B a A Φ b β c ψ ψ0 C B φ A D M3
3
连杆曲线
M
M1
M2
连杆
φ0
d
D
x
缺点：
• 不易精确实现各种运动规律和轨迹要求；
27
55
20
40
70
80 (b)
例2：若要求该机构为曲 柄摇杆机构，问AB杆尺寸 应为多少？
解：1.设AB为最短杆
即 LAB+110≤60+70 2.设AB为最长杆 即 LAB+60≤110+70 3.设AB为中间杆 即 110+60≤LAB+70 100≤LAB LAB≤120 A
70
C
60
B
110
FB
D
36
2、最小传动角出现的位置
C b
F VC
B
c
A
d
D
当 为锐角时，传动角 = 当为钝角时，传动角 = 180º - 在三角形ABD中：BD² =a² +d² -2adcos 在三角形BCD中：BD² =b² +c² -2bccos (1) (2)
37
由（1）=（2）得：
b2 c 2 a 2 d 2 2ad cos cos 2bc
1）当 = 0º 时，即曲柄与机架重叠共线，cos =+1， 取最小值。
min
b c (d a ) arccos 2bc
机械原理教案 平面连杆机构及其设计
第八章平面连杆机构及其设计§8-1、连杆机构及其传动特点1、连杆机构及其组成。
本章主要介绍平面连杆机构（所有构件均在同一平面或在相互平行的平面内运动的机构）组成：由若干个‘杆’件通过低副连接而组成的机构。
又称为低副机构。
2、平面连杆机构的特点（首先让学生思考在实际生活中见到过哪些连杆机构：钳子、缝纫机、挖掘机、公共汽车门）1）运动副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击，易润滑，磨损小，寿命长；。
2）运动副元素简单（多为平面或圆柱面），制造比较容易；3）运动副元素靠本身的几何封闭来保证构件运动，具有运动可逆性，结构简单,工作可靠；4）可以实现多种运动规律和特定轨迹要求；（连架杆之间）匀速、不匀速主动件（匀速转动）→→→→→从动件连续、不连续（转动、移动）某种函数关系引导点实现某种轨迹曲线导引从动件（连杆导引功能）→→→→→引导刚体实现平面或空间系列位置5）还可以实现增力、扩大行程、锁紧。
连杆机构的缺点：1）由于连杆机构运动副之间有间隙，且运动必须经过中间构件进行传递，因而当使用长运动链（构件数较多）时，易产生较大的误差积累，同时也使机械效率降低。
2）连杆机构所产生的惯性力难于平衡，因而会增加机构的动载荷，所以连杆机构不宜用于高速运动。
3）难以精确地满足很复杂地运动规律（受杆数限制）4）综合方法较难，过程繁复；平面四杆机构的应用广泛，而且常是多杆机构的基础，本章重点讨论平面四杆机构的有关基本知识和设计问题。
§8-2、平面四杆机构的基本类型和应用（利用多媒体中的图形演示说明）1．铰链四杆机构的基本类型1）、曲柄摇杆机构曲柄：与机架相联并且作整周转动的构件；摇杆：与机架相联并且作往复摆动的构件；（还可以举例：破碎机、自行车（人骑上之后）等）2）、双曲柄机构铰链四杆机构的两连架杆均能作整周转动的机构。
还可以补充：平行四边形机构的丁子尺、工作台灯机构；火车驱动机构、摄影平台、播种料斗机构、关门机构等。
机械原理平面连杆机构分析与设计PPT教案
DD
曲柄：转过180°+θ，摇杆：C1D C2D， 时间：t1 , 平均速度：V1 ，则有：
t1 (180 ) / V1 C1C2 t1 C1C2 /(180 )
第20页/共87页
曲柄：转过180°-θ，摇杆：C2D C1D， 时间：t2 , 平均速度：V2 ，则有：
t2 (180 ) / 因曲柄转角不同，故摇杆来回摆动 的时间不一样，平均速度也不等。
b≤(d – a)+ c
a+ b ≤ c + d
将以上三式两两相加得：
a≤ b
a≤c
a≤d
b C’ b c
AB为最短杆 若设a>d，同理有：
d≤a, d≤b, d≤c
B’
a
Aa
B” d
d+a
作者：潘存云教授
d -a
AD为最短杆 连架杆a或机架d中必有一个是最短杆
第17页/共87页
C”
c
D
曲柄存在的条件：
方向：p b 方向：a b
第32页/共87页
C
vB
B
a
p b
2) 加速度关系
设已知角速度ω，A点加速度和aB的方向
A B两点间加速度之间的关系有：
大小： 方向：
aB＝aA + anBA+ atBA
? √ ω2lAB ? √ √ BA ⊥BA
选加速度比例尺: μa m/s2/mm， 在任意点p’作图使 aA＝μap’a’
B
A C
D
第31页/共87页
1.同一构件上两点速度和加速度之间的关系 1) 速度之间的关系
VB＝VA+VBA
设已知大小：
机械原理课程教案—平面连杆机构及其分析与设计
机械原理课程教案一平面连杆机构及其分析与设计一、教学目标及基本要求1掌握平面连杆机构的基本类型，掌握其演化方法。
2,掌握平面连杆机构的运动特性，包括具有整转副和存在曲柄的条件、急回运动、机构的行程、极限位置、运动的连续性等；3.掌握平面连杆机构运动分析的方法，学会将复杂的平面连杆机构的运动分析问题转换为可用计算机解决的问题。
4.掌握连杆机构的传力特性，包括压力角和传动角、死点位置、机械增益等；正确理解自锁的概念，掌握确定自锁条件的方法。
5,了解平面连杆机构设计的基本问题，掌握根据具体设计条件及实际需要，选择合适的机构型式；学会按2~3个刚体位置设计刚体导引机构、按2~3个连架杆对应位置设计函数生成机构及按K值设计四杆机构；对机构分析与设计的现代解析法有清楚的了解。
二、教学内容及学时分配第一节概述（2学时）第二节平面连杆机构的基本特性及运动分析（4.5学时）第三节平面连杆机构的运动学尺寸设计（3.5学时）三、教学内容的重点和难点重点：1.平面四杆机构的基本型式及其演化方法。
2.平面连杆机构的运动特性，包括存在整转副的条件、从动件的急回运动及运动的连续性；平面连杆机构的传力特性，包括压力角、传动角、死点位置、机械增益。
3.平面连杆机构运动分析的瞬心法、相对运动图解法和杆组法。
4.按给定2~3个位置设计刚体导引机构，按给定的2~3个对应位置设计函数生成机构，按K值设计四杆机构。
难点：1.平面连杆机构运动分析的相对运动图解法求机构的加速度。
2.按给定连架杆的2~3个对应位置设计函数生成机构。
四、教学内容的深化与拓宽平面连杆机构的优化设计。
五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。
在教学中应注意要求学生对基本概念的掌握，如整转副、摆转副、连杆、连架杆、曲柄、摇杆、滑块、低副运动的可逆性、压力角、传动角、极位夹角、行程速度变化系数、死点、自锁、速度影像、加速度影像、装配模式等；基本理论和方法的应用，如影像法在机构的速度分析和加速度分析中的应用、连杆机构设计的刚化一反转法等。
机械原理第八章 平面连杆机构及其设计
3. 根据已知条件设计平面四杆机构。
构的方法。
§8-1 连杆机构及其传动特点
一. 连杆机构
连杆机构由若干个构件通过低副连接而组成，又称为低副机构。 共同特点——原动件通过 不与机架相连的中间构件 传递到从动件上。 不与机架相连的中间构件
——连杆（Linkage） 具有连杆的机构——连杆机构
连杆机构根据各构件间的相对运动 是平面还是空间运动分为
运动的机构，从动件正行程的平均速 度慢于反行程的平均速度的现象—— 急回运动(Quick-return)
急回运动机理
a)曲柄转过 118 0
摇杆上C点摆过： C1C2
所用时间：t1
1 1
180 1
b)曲柄转过 218 0
摇杆上C点摆过：C2C1
所用时间：
t2
对心曲柄滑块机构
变连杆 为滑块
B
2
1
A
4
C 摇块
3
双滑块机构
2B
1
A
4
导杆
3
C
2、改变运动副的尺寸：曲柄偏心轮
2
C 扩大转
动副B
2
C 超过
曲柄
B
3 的半径 B
3长
1
1
A 4
DA 4
D
B A1
2C 3
D 4
转动 副B 的半 径扩 大超 过曲 柄长
曲柄滑块机构 偏心轮机构
3、选用不同构件为机架——倒置法
思考：对心曲柄滑块机构 有曲柄的条件？
二、急回运动特性(Quick return property)
1. 概念
极 位 — — 输 出构 件的 极限 位置 摆角φ ——两极限位置所夹的锐角 极位夹角 ——当输出构件在两极位时，原动件所处两个位置
机械原理第三章平面连杆机构及其设计
b12
C1
B
B2
B1
b. 设计 b12
c12
A
B2
C1
C2
B1
A点所在线
A
D点所在线
D
C C2
D
★ 已知连杆两位置
c23
——无穷解。要唯一解需另加条件 ★ 已知连杆三位置
b23 B3
c23
——唯一解 ★ 已知连杆四位置
——无解 B3
b12 B2 B1
C1 C2
C3
AD
B2 B1
分析图3-20
C2 C1 B4
反平行四边形
车门开闭机构
3)、双摇杆机构
若铰链四杆机构的两连架杆均为摇杆， 则此四杆机构称为双摇杆机构。
双摇杆机构
双摇杆机构的应用 鹤式起重机机构
鹤式起重机
倒置机构：通过更换机架而得到的机构称为原机构的倒置机构。
变化铰链四杆机构的机架
C
B
整转副
2
(<360°)
(0~360°)
3
1
(0~360°)
（1）、取最短构件为机架时，得双曲柄机构。 （2） 、取最短构件的任一相邻构件为机架时，均得曲柄
摇杆机构。 （3）、取最短构件的对面构件为机架时，得双摇杆机构。
判断：所有铰链四杆机构取不同构件为机架时，都能演化成带 曲柄的机构。
例：图示机构尺寸满足杆长条件，当取不同构件为机架时 各得什么机构？
取最短杆相 邻的构件为 机架得曲柄 摇杆机构
最短杆为 机架得双 曲柄机构
取最短杆对 边为机架得 双摇杆机构
特殊情况：
如果铰链四杆机构中两个构件长度相等且均为最短杆 1、若另两个构件长度不相等，则不存在整转副。 2、若另两个构件长度也相等， （1）当两最短构件相邻时，有三个整转副。 （2）当两最短构件相对时，有四个整转副。
平面连杆机构及其分析与设计PPT教案
a+d≤b+c
(4-1)
|d-a|≥|b-c|
(4-2)
(1) 若d≥a，则可得 a+b≤c+d (若b>c)
a+c≤b+d (若c>b)
从而可得
a≤b
a≤c
a≤d
第22页/共116页
(2) 若d≤a 则可得
dd
a b
b a
c c
d c a b
(b c) (c b)
dd
a b
d c
第31页/共116页
二、传力特性 1. 压力角和传动角
压力角—作用在 从动件上的力的方向与 着力点速度方向所夹锐 角。
传动角 —压力角的 余角。
B A
F
C
F
F
D
有效分力 FFcos Fsin 径向压力 F Fsin=Fcos 角越大， F越大， F越小，对机构的传动越有利。 连杆机构中，常用传动角的大小及变化情况来衡量机构 传力性能的优劣。
● 实现运动形式的转换和运动性质的变换 ● 实现运动规律的变换和运动函数的再现 ● 实现轨迹运动 ● 导引刚体按一定的位置和姿态运动
第39页/共116页
(一) 实现多种运动形式的转换和运动性质的变换 1. 转动→转动 输入转动与输出转动运动参数相同
火车车轮联动机构 平行四边形机构
Parallel-crank mechanism
平面连杆机构的类型
整转副——能作360˚相对回转的运动副； 摆转副——只能作有限角度摆动的运动副。
曲柄摇杆机构
• 低副运动可逆性
双摇杆机构
第14页/共116页
双曲柄机构
(2)选不同的构件为机架
机械原理 平面连杆机构及设计课件
连杆机构的力设计
力学模型建立Leabharlann 强度与刚度校核传动效率优化
连杆机构的优化设计
目标函数确定
约束条件设置
优化算法应用
设计结果验证
04
平面连杆机构的案例分析与实践
典型连杆机构的设计案例解析
案例一：曲柄摇杆机构设计
• 该案例详细解析了曲柄摇杆机构的工作原理和设计方法，通过改变曲柄长度和摇杆角度实 现不同的运动轨迹。
机械原理 平面连杆机构 及设计课 件
• 引言 • 平面连杆机构基础知识 • 平面连杆机构的设计原理与方法 • 平面连杆机构的案例分析与实践 • 先进设计方法与工具介绍 • 课程总结与前景展望
01
引言
机构设计的重要性
功能性
安全性 经济性
平面连杆机构的应用领域
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交通运输
02
农业机械
03
工程机械
04
轻工机械
课程目标与学习内容概述
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平面连杆机构基础知识
平面连杆机构的定义和分类
定义
分类
根据连杆和铰链的连接方式及运动特 征，平面连杆机构可分为四类，即曲 柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机 构和移动导杆机构。
机构运动的基本原理
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传动原理
运动学原理
03 动力学原理
• 曲柄摇杆机构是一种常见的连杆机构，广泛应用于往复运动和旋转运动之间的转换。通过 调整曲柄长度和摇杆角度，可以精确控制输出运动的轨迹和特性。设计时需要考虑到机构 的传动性能、刚度和耐磨性等因素。
典型连杆机构的设计案例解析
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机构设计实践：简单连杆机构设计
第八章 平面连杆机构及其设计教案
3.平面四杆机构的应用
（1）基本型式的四杆机构的应用
（2）演化型式的四杆机构的应用
教学Байду номын сангаас容提要
第三节平面四杆机构的基本知识
平面连杆机构具有传递和变换运动，实现力的传递和变换的功能。前者称为平面连杆机构的运动特性，后者称为平面连杆机构的传力特性。了解这些特性，对于正确选择平面连杆机构的类型、进而进行机构设计具有重要指导意义。
4)具有丰富的连杆曲线形状。在连杆机构中，连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线(称为连杆曲线)，其形状还随着各构件相对长度的改变而改变，从而可以得到形式众多的连杆曲线，可满足不同轨迹的设计要求。
(2)连杆机构也存在如下一些缺点：
1)由于连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，因而传递路线较长，易产生较大的误差积累，同时，也使机械效率降低。
教学内容提要
3.连杆机构的命名
根据连杆机构中各构件间的相对运动为平面运动还是空间运动，连杆机构可分为平面连杆机构和空间连杆机构两大类，平面连杆机构较空间连杆机构应用更为广泛，故着重介绍平面连杆机构。
在平面连杆机构中，结构最简单的且应用最广泛的是由4个构件所组成的平面四杆机构，其它多杆机构可看成在此基础上依次增加杆组而组成。
（b）
曲柄滑块机构根据偏距e的有无又分为两种:
偏置曲柄滑块机构--e不等于零，如图（b），对心曲柄滑块机构--e等于零，如图（c）
由此可知(a)，移动副可认为是转动中心在无穷远处的转动副演化而来。
教学内容提要
（2）改变运动副的尺寸
演化前图(a)所示为曲柄摇杆机构；演化过程如图(b)所示。将曲柄1端部的转动副B的半径加大至超过曲柄1的长度，曲柄1变成一个几何中心为B、回转中心为A的偏心圆盘，其偏心距e即为原曲柄长。该机构与原曲柄摇杆机构的运动特性完全相同，其机构运动简图也完全一样。