摇杆往复摆动
间歇运动机构
间歇运动机构名词解释间歇运动机构intermittent motion mechanism间歇运动机构有些机械需要其构件周期地运动和停歇。
能够将原动件的连续转动转变为从动件周期性运动和停歇的机构，称为间歇运动机构。
例如牛头刨床工作台的横向进给运动，电影放映机的送片运动等都用有间歇运动机构。
常见的间歇运动机构有：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构间歇运动机构分类间歇运动机构可分为单向运动和往复运动两类。
单向间歇运动机构这种机构广泛应用于生产中，如牛头刨床上工件的进给运动,转塔车床上刀具的转位运动,装配线上的步进输送运动等。
实现单向运动中的停歇是这种机构设计的关键。
在机构运动过程中,当主动件与从动件脱离接触,或虽不脱离接触但主动件不起推动作用时，从动件便不产生运动。
棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮单向间歇运动机构和擒纵机构等都用这种方法来实现间歇运动。
在不完全齿轮机构中,主动轮1作等速连续转动，从动轮2作间歇转动。
主动轮只在一段圆周上有4个齿，与这4个齿相啮合的从动轮要做出4个对应的齿间来实现一次间歇运动。
从动轮转动一周,该机构完成4次间歇间歇运动机构运动，轮2共有16个齿间。
轮2停歇期间，两轮的锁止弧起定位作用。
凸轮单向间歇运动机构的主动件1是半径为的圆柱凸轮，从动件2是在端面圆周上均布一圈柱销的圆盘。
当凸轮按箭头所示方向转动时，凸轮的曲线槽推动柱销B,使圆盘向左转动;当柱销B运动到前一柱销A位置时,柱销C进入凸轮槽内。
这时,凸轮槽位于凸轮圆柱体的圆周上，凸轮的转动不能推动柱销运动，故圆盘不动，从而完成一次间歇运动。
此外，还有瞬时停顿的间歇运动机构。
往复间歇运动机构在往复间歇运动的机构中，应用最广的是凸轮机构,其中还有其他常用的两种类型。
①往复摆动间歇运动机构：它利用连杆上一点C 的一段近似圆弧[c1c2]来实现摇杆带停歇的往复摆动构件C1D 的一端通过铰链与连杆在C1点处联接，另一端通过铰链D与摇杆联接，并且铰链D必须位于圆弧[c1c2]的圆心处。
铰链四杆机构的类型及应用
铰链四杆机构的类型及应用
铰链四杆机构的类型
由转动副联接四个构件而形成的机构，称为铰链四杆机构，奴图所示。
图中固定不动的构件AD是机架；与机架相连的构件AB、CD称
为连架杆；不与机架直接相连的构件BC称为连杆。
连架杆中，能作整周回转的称为曲柄，只能作往复摆动的称为摇杆。
根据两连架杆中曲柄(或摇杆)的数目，铰链四杆机构可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
一、曲柄摇杆机构
两连架杆中一为曲柄、一为摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。
曲柄摇杆机构的作用是将曲柄的回转运动转换成摇杆的往复摆动。
如图所示的雷达、汽车前窗刮雨器与搅拌机均为曲柄摇杆机构的应用。
雷达
缝纫机
二、双曲柄机构
两连架杆均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构。
如图所示的惯性筛即为双曲柄机构的应用。
双曲柄机构中，当两曲柄长度相等，连杆与机架的长度也相等时，称为平行双曲柄机构（平行四边形机构）。
如图所示的机车车轮联动机构，就是平行双曲柄机构的具体应用。
它能保证被联动的各轮与主动轮作相同的运动。
机车车轮联动机构
此外，还有反平行四边形机构。
如公共汽车车门启闭机构。
当主动曲柄AB转动时，通过连杆BC使从动曲柄CD朝相反方向转动，从而保证两扇车门同时开启和关闭。
公共汽车车门启闭机构
三、双摇杆机构
两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。
如图所示的起重机、飞机起落架即为双摇杆机构的应用。
曲柄摇杆机构设计方法
曲柄摇杆机构设计方法作者姓名：XXXX专业名称：机械工XXXX及自动化指导教师：XXXX讲师摘要曲柄摇杆机构中构件的运动样式多样，可以实现给定运动规律或运动轨迹且承载能力高、耐磨顺，制造简单，已于获得较高的制造精度，因此曲柄摇杆机构在各种机械仪器中获得广泛的应用。
本文针对曲柄摇杆机构的行XXXX速度变化速度系数和给定点的轨迹设计曲柄摇杆机构，通过深入分析机构的行XXXX数度比k、摇杆摆动角'-:、最小传动角，极为夹角和摇杆摆动角等运动性能参数与结构尺寸间的关系。
通过引入曲柄固定铰链点的位置角建立了曲柄摇杆和机架长度关于二和「的显示函数关系，通过解析法、几何作图法、和实验法设计曲柄摇杆机构。
在此基础上研究机构设计的可能附加要求极其相应的设计方法为曲柄摇杆设计提供各种可能选项并对曲柄摇杆的急回特性和死点情况进行说明。
关键词：曲柄摇杆机构行XXXX速度系数摇杆摆动设计方法AbstractThe diversity of movement component in the crank rocker mechanism can achieve given amotion or motion trajectory and have the high bearing capacity, wear-resisting, simple manufacture,and higher manufacturing accuracy. therefore ,the crank rocker mechanism is widely used in various mecha ni cal in strume nt.In view of the crank rocker mecha nism of velocity fluctuati on velocity coefficient and the design of crank rocker mechanism by track point, Analysis the mechanism of the stroke number ratio K , the rocker swing an gle mi nimum tran smissi on an gle, extremely an gle and rocker swi ng an gle moti on parameter and t he relati on ship betwee n structure size deeply. Introduced the crank fixed hinge point position angle of crank rocker and the frame len gth on and display fun cti on is built, by the an alytic method, the geometric drawing method, the design of crank rocker mechanism and experimental method. On the basis of the research on the design method of mecha nism desig n may have additi onal requireme nts and other extremely corresp onding , various possible opti ons and the crank rocker quick retur n characteristics and the dead are described for crank and rocker desig n.Key words cran k,rocker,travel speed,desig n目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................. L L 目录.. (IIIII)1绪论...................................................... 1.. 2平面四杆机构概述 (3)2.1平面四杆机构的基本型式 (3)2.2平面四杆机构的基本特性 (4)2.2.1急回特性 (5)2.2.2死点位置 (6)2.2.3传动角和压力角 .................................. 7. 3曲柄摇杆机构的设计 (9)3.1解析法设计曲柄摇杆机构 (9)3.1.1附加要求及其机构设计方法 (11)3.2几何作图法 (13)3.2.1按照给定的行XXXX数度变化系数设计曲柄摇杆 (13)3.2.2按给定连杆位置设计四杆机构 (14)3.3按照给定点的运动轨迹设计曲柄摇杆机构 (14)3.4曲柄摇杆机构设计方法的比较......................... 1 44 曲柄摇杆机构的特性运用 (16)4.1曲柄摇杆机构死点特性分析极其运用 (16)4.1.1摇杆主动时机构的死点情况 (16)4.1.2曲柄主动时机构有死点位置的条件 (16)4.1.3满足有死点条件的曲柄摇杆机构的死点个数及位置情况分析 ......................................... 1.74.1.4曲柄摇杆机构有死点条件的应用 (20)4.2曲柄摇杆机构急回特性应用........................... 2 1 5曲柄摇杆机构的优化设计 (22)5.1按照最小传动角和行XXXX速度比系数最大综合优化 (22)5.1.1最小传动角的确定 (22)5.1.2优化设计 (24)5.1.3最小传动角min最大的目标函数的建立 (25)5.1.4总目标函数的建立 (26)5.2 算例(1) (27)5.2.1曲柄摇杆机构设计 (27)5.3基于图谱对曲柄摇杆的优化........................... 2 95.3.1最小传动角位置分析 (29)5.3.2极为夹角分析 (30)5.3.3摇杆摆角分析 (31)5.4曲柄摇杆优化 (31)5.4.1增大最小传动角 (31)5.5 算例(2) (32)总结....................................................... .3.3致谢....................................................... .3.4参考文献 (35)1绪论18世纪下半叶的第一次工业革命促进机械工XXXX的迅速发展，机构学在原来机械力学的基础上发展成为一门独立的科学•早在19世纪连杆机构就已经广泛的运用最简单的就是四杆机构，也是出现最早的一种连杆机构。
机械基础——常用四杆机构
雷达天线俯仰角调整机构：天线固定在摇杆上，由 主动曲柄通过连杆使天线摆动以调整俯仰角度。
汽车前窗刮雨机构：主动曲柄AB回转时，从动摇杆作往复 摆动，利用摇杆的延长部分实现刮雨作用。
曲柄摇杆机构应 用 2）摆动变换为转动 缝纫机踏板机构
将摇杆的往复摆动转变为曲柄的整周转动。
破碎机
（二）双曲柄机构
铰链四杆机构按两连架杆的运动形式不同分 为三种基本形式：
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
（一）曲柄摇杆机 构
两连架杆中一个为曲柄而另一个为摇杆的机构。 当曲柄为原动件 时，可将曲柄的连续转动转变为摇 杆的往复摆动。
曲柄摇杆机构应用 1）将转动变为摆动
搅拌机机构
黑色杆是什么？ 红色杆是什么？ 绿色杆是什么？ 蓝色杆是什么？
曲柄导杆机构
的平面四杆 曲柄摇块机构
机构
移动导杆机构
二、铰链四杆机构的基本类型及应用
由四个杆状构件及四个转动副组成。
C B
A
D
A
D
在此机构中：AD固定不动，称为机架； AB、CD两构件与机架组成转动副，称为连架杆； BC称为连杆。 在连架杆中，能作整周回转的构件称为曲柄，而只能在一定角度 范围内摆动的构件称为摇杆。
(A) 一个； (B) 二个； (C) 三个； (D) 四个。 （2）平面机构中的高副所引入的约束数目为 A 。
(A) 一个； (B) 二个； (C) 三个； (D) 四个。 （3）平面机构中的低副所保留的自由度数目为 A 。
(A) 一个； (B) 二个； (C) 三个； (D) 四个。
复习提问
三、 问答题 （1）机器与机构的主要区别是什么？
复习提问
三、 问答题 （3）机构具确定运动的条件是什么？
2--1 平面连杆机构基本形式
第二章 平面连杆机构
定义：若干个刚性构件用转动副或移动副联接而成的机构, 也可称为平面低副机构。
命名:根据所含有构件的数目。如四杆机构，多杆机构(五 杆机构、六杆机构)。
应用实例：
夹紧机构
飞机起落架
二、铰链四杆机构类型的判断 ①铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于 或等于其余两杆长度之和时： 取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机构； 取最短杆为机架时，得双曲柄机构； 取与最短杆相对的杆为机架时，得双摇杆机构。 ②铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于 其余两杆长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存 在，而只能得双摇杆机构。
急回特性：曲柄摇杆机构中，曲柄等速回转，摇杆往复摆 动的速度一快一慢。这种空回行程平均速度大于工作行程 平均速度的特性称为急回特性。
在生产实际中，常利用机构的急回运动来缩短非 生产时间，提高生产率 如牛头刨床
2、止点位置 在踩缝纫机的过程中会发现：
刚开始踩时，如果踏板刚好处于最高或最低极限位置， 会踩不动；
操作不熟练时，带轮既有可能正转，也有可能反转；
熟练以后，则能使其顺利运转。
止点位置：铰链四杆机构中，连杆与从动件的共线位置。
止点位置对机构运动的影响：机构处于止点位置， 从动件会出现卡死（机构自锁）或运动方向不确定 的现象
止点的防范措施： 利用从动件自身的惯性或附加飞轮
相同机构位置错列 止点的应用：自锁
本章主要研究平面四杆机构的类型、基本性质。
2---1平面连杆机构的基本形式
铰链四杆机构：全部用转动副相连接的平面四杆机构。 铰链四杆机构中，固定不动的构件为机架；与机架相联 的构件为连架杆。连架杆中，能绕机架的固定铰链作整 周转动的称为曲柄，仅能在一定角度范围内往复摆动的 称为摇杆；联接两连架杆且不与机架直接相联的构件称 为连杆。
四杆机构的组成
2 ) 双曲柄机构 如果铰链四杆机构中的两个连架杆都能作 360°整周回转，则这种机构称为双曲柄机构。 在双曲柄机构中，若两个曲柄的长度相等，机 架与连架杆的长度相等（，这种双曲柄机构称 为平行双曲柄机构。 蒸汽机车轮联动机构，是平行双曲柄机构的应 用实例。平行双曲柄机构在双曲柄和机架共线 时，可能由于某些偶然因素的影响而使两个曲 柄反向回转。机车车轮联动机构采用三个曲柄 的目的就是为了防止其反转。
上述两条件必须同时满足， 上述两条件必须同时满足，否则机构中无曲柄 存在。根据曲柄条件，还可作如下推论： 存在。根据曲柄条件，还可作如下推论： （ 1 ） 若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度 之和必小于或等于其余两杆长度之和， 之和必小于或等于其余两杆长度之和，则可能 有以下几种情况： 有以下几种情况： 以最短杆的相邻杆作机架时， a ． 以最短杆的相邻杆作机架时 ， 为曲柄摇杆 机构； 机构； 以最短杆为机架时，为双曲柄机构； b．以最短杆为机架时，为双曲柄机构； 以最短杆的相对杆为机架时， c ． 以最短杆的相对杆为机架时 ， 为双摇杆机 构。 (2) 若铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之 和大于其余两杆长度之和， 和大于其余两杆长度之和，则不论以哪一杆为 机架，均为双摇杆机构。 机架，均为双摇杆机构。
铰链四杆机构的演化
1．曲柄滑块机构 在曲柄摇杆机构中，如果以一个移动副 代替摇杆和机架间的转动副，则形成的 机构称为曲柄滑块机构。 它能把回转运 动转换为往复 直线运动，或 作相反的转变
图6—14
2．导杆机构
a 曲柄摇杆机构 构
b 导杆机构
c 摆动滑块机构
d 固定滑块机
急回特性和行程速比系数
曲柄摇杯机构中， 当曲柄A B沿顺时针方向以等角速度转过φ1时，摇杆 CD自左极限位置C1D摆至右极位置C2D，设所需时间 为 t1，C点的明朗瞪为 V1； 而当曲柄AB再继续转过φ2时，摇杆CD自C2D摆回至 C1D，设所需的时间为 t2，C点的平均速度为 V2。 由于φ1＞φ2，所以 t1＞t2 ,V2＞Vl。由此说明：曲柄 由此说明： 由此说明 AB虽作等速转动 ， 而摇杆 虽作等速转动， 虽作等速转动 而摇杆CD空回行程的平均速度却 空回行程的平均速度却 大于工作行程的平均速度， 大于工作行程的平均速度 ， 这种性质称为机构的急回 特性。 特性。
曲柄摇杆机构
辽宁石化职业技术学院
1
目录
1 工作任务
进入
2 工作任务分析
进入
3 相关知识
进入
4 任务实施
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பைடு நூலகம்
5 自主训练
进入
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2
学习情境3.1 认知牛头刨床刨削运动
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工作任务
图3-1为牛头刨床外形图，观看牛头刨床的运动，分析刨削运动的形成和运动特点，绘制牛头刨床 横向进给运动机构的机构运动简图。
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11
【相关知识】三、铰链四杆机构三种类型的判别方法 返回目录页
1．若铰链四杆机构中最短杆件与最长杆件长度之和小于或等于其余两杆件 长度之和时，则：
（1）取最短杆为连架杆，则构成曲柄连杆机构，如图3-10(a)所示。
(a) 图3-10 铰链四杆机构
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12
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图3-1 牛头刨床实物图
辽宁石化职业技术学院
3
学习情境3.1 认知牛头刨床刨削运动
任务分析
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图3-2 滑枕的往复运动机构
图3-3横向进给运动机构
牛头刨床工作时，有两个运动，一是滑枕作往复直线切削运动，另一个是工作台作横向进给运动， 如图3-2和图3-3所示。 进一步观察，滑枕往复直线运动由机构中销盘、连杆、摇杆和床身四个构件通过铰链连接成的往复 运动机构（导杆机构）完成；工作台作横向进给运动由圆盘、销子、连杆、棘爪与机架组成的横向 进给运动机构（曲柄连杆机构）完成。
机械设计基础第六章 机械常用机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-6 双曲柄机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
图6-7 机车车轮联动机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
3. 双摇杆机构 两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。 如图6-８a所示，双摇杆机构的两摇杆均可作为主动件，当主动摇杆1往复摆动时，
通过连杆2带动从动摇杆往复摆动。如图6-8b所示门式起重机的变幅机构即是双摇杆机 构，当主动摇杆1摆动时，从动摇杆3随之摆动，使连杆2的延长部分上的E点(吊重物
平面连杆机构中，最常见的是四杆机构。下面主要介绍其类型、运动转换及其特 征。
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
如图6-1所示，当平面四杆机构中的运动副都是转动副时，称为铰链四杆机构。机 构中固定不动的构件4称为机架，与机架相连的构件1和3称为连架杆，不与机架相连的 构件2称为连杆。连架杆相对于机架能作整周回转的构件(如杆1)称为曲柄，若只能绕机 架摆动的称为摇杆(如杆3)。
图6-3 缝纫机踏板机构
一、 铰链四杆机构的基本形式及应用
在双曲柄机构中，如两曲柄的长度相等，且连杆与机架的长度也相等，称为平行 双曲柄机构(图6-6的ABCD)。平行双曲柄机构有两种情况：图6-6a所示为同向双曲柄 机构；图6-6b所示为反向双曲柄机构。
图6-5 惯性筛
图6-4 双曲柄机构运动示意图
第一节 平面连杆机构
连杆机构是由若干构件用转动副或移动副连接而成的机构。在连杆机构中，所有 构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构，称为平面连杆机构。
平面连杆机构能够实现多种运动形式的转换，构件间均为面接触的低副，因此运 动副间的压强较小，磨损较慢。由于其两构件接触表面为圆柱面或平面，制造容易， 所以应用广泛。缺点是连接处间隙造成的累积误差比较大，运动准确性稍差。