第6章 平面连杆机构
平面连杆机构
设l1 < l4,连架杆若能整周回 转，必有两次与机架共线。
由△B2C2D可得：
由△B1C1D可得：
l3≤(l4 –l1) + l2 l2≤(l4– l1) + l3
l1+l4≤ l2 + l3
l1+ l3 ≤ l2 + l4 l1+l2 ≤ l3 + l4
当满足杆长条件时，其 最短杆上的转动副都是 整转副。
此时，铰链A、B均为 整转副。
同理，若 l1 > l4，可得：
l4≤ l1 , l4≤ l2 , l4≤ l3
即： AD为最短杆
▲最长杆与最短杆的长度之和 > 其他两杆长度之和, 双摇杆机构。
曲柄存在的条件:（Grashof 定理） ▲最长杆与最短杆的长度之和 ≤ 其他两杆长度之和
曲柄滑块机构的急回特性分析
应用：节省回程时间，提高生产率。
导杆机构的急回特性
称为杆长条件。
▲连架杆之一为最短杆,曲柄摇杆机构。 ▲机架为最短杆,双曲柄机构。 ▲最短杆对边为机架,双摇杆机构。
2.压力角和传动角 压力角：作用在从动 件上的驱动力F与力 作用点绝对速度之间 所夹锐角α。
切向分力 Ft= Fcosα = Fsinγ
法向分力 Fn= Fcosγ γ↑ Ft↑ 对传动有利。 γ是α的余角。 常用γ的大小来表示机构传力性能的好坏, 称γ为传动角。
K = V2 = C1C2 V1 C1C2
t2 t1
= t1 t2
=180°+θ 180°- θ
只要极位夹角θ ≠ 0 ， 就有 K>1。
而且θ越大，K值越大，机构的急回性质越明显。
第六章 常用机构
§6-1构件、运动副与平面机构
三、平面机构运动简图
只应用一些简单的苻号按一定的比例确定运动副 和构件的相对位置，表示机构各构件间的运动关系的图 形称平面机构运动简图。
§6-2
组成： 4—机架 →固定不动
平面连杆机构
其它四杆机构由它演变而得。
一、基本型式－铰链四杆机构
→定轴转动 1,3—连架杆
作整周转动—曲柄
D
∴此机构属于双摇杆机构 其中AD、BC均为摇杆
§6-2
平面连杆机构
3、 图中各杆件长为： AB=800mm,BC=1300m m,CD=1000mm,AD =1200mm,取各杆件为机 架，可得何种机构？ 解：800+1300 1200+1000，满足杆长条件 取AB为机架，为双曲柄机构； 取BC为机架，为曲柄摇杆机构； 取CD为机架，为双摇杆机构； 取AD为机架，为曲柄摇杆机构。
§6-3 凸轮机构
§6-3 凸轮机构
三、凸轮机构的 运动分析
1、从动件的运动曲 线 从动件的位 移曲线与盘形凸 轮运动轮廓成一 一对应关系。如 图6－40所示。 2、盘形凸轮 几个参数― 基圆半径，远、 近休止角，回程 角。
§6-3 凸轮机构
3、从动件的基本运动规律
常用有等速运动规律， 如图6－41所示；等加等减 速运动规律，如图6－42所 示。主要研究各种运动规律 的加速度大小，因为加速度 与从动件的质量乘积是冲击 力，在从动件的质量一定的 条件下，加速度越大，冲击 力也越大。 （1）等速运动规律
课堂练习
§6-2
平面连杆机构
1. 试判别下面两个图分别属于什么类型并说明连 架杆的名称？
B
20
C
∵15+30>20+18 ∴此机构属于双摇杆机构
第六章常用机构汽车机械基础教案
2．棘轮机构的类型
棘轮机构按其工作原理，可分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两大类 。按啮合部位可分为外啮合和内啮合两种形式；按驱动方向可分为单向驱动 和双向驱动棘轮机构，单向驱动棘轮机构的棘轮多为锯齿形，双向驱动棘轮 机构的棘轮多为矩形。
如图6-28所示为自行车后轮飞轮中的内啮合单向驱动棘轮机构。
图6-6所示的机车驱动轮联动机 构是正平行双曲柄机构的应用实例。 图6-7所示为车门启闭机构，是反平 行双曲柄机构的一个应用，它使两扇 车门朝相反的方向转动，从而保证两 扇门能同时开启或关闭。
在正平行双曲柄机构中，当各 构件共线时，可能出现从动曲柄与 主动曲柄转向相反的现象，即运动 不梯形；当汽车转弯时，两摇杆摆 过不同的角度，使两前轮转动轴线 汇交于后轮轴线上的O点，以确保 车辆转弯的每一瞬时，四个轮子与 地面之间均绕O点作纯滚动。
1．直径
螺纹的直径有大径（公称直径）、小径、中径。如图6-34所示。 大径———指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。用d
（D）表示。
小径———指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。 用d1（D1）)表示。
中径———母线通过牙型上沟槽宽度和凸起宽度相等的假想圆柱的 直径。用d2（D2）表示。
第二十三页，共37页
槽轮机构结构简单，工作可靠，转位方便，能精确控制转角，但转 角大小不可调节，且有冲击，只能用于低速机构或分度机构中。如图633所示为转塔车床的刀架转位机构。
第二十四页，共37页
第四节 螺旋机构
螺旋机构由螺杆、螺母和机架组成（一般把螺杆和螺母之一作成机架） ，其主要功用是将旋转运动变换为直线运动，并同时传递运动和动力，是机 械设备和仪器仪表中广泛应用的一种传动机构。
牛头刨床和送料装置等机器中。
平面连杆机构
1.3 铰链四杆机构的演化
转动副向移动副的演化
1.3 铰链四杆机构的演化
在曲柄滑块机构［图1（ａ）］ 中，取不同杆作为机架可得到导杆机构［图1（ｂ）］、 摇块机构［图1（ｃ）］和定块机构［图1（ｄ）］。图2为摇块机构的应用实例、图3为定 块机构的应用实例。
图1 曲柄滑块机构的演化
1.3 铰链四杆机构的演化
平行四边形机构
1.1 铰链四杆机构的基本形式和特性
机车驱动轮联动机构
1.1 铰链四杆机构的基本形式和特性
1.1.３ 双摇杆机构
两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构 称为双摇杆机构。
图所示为飞机起落架机构的运动简 图。飞机着陆前，操作系统控制主动件 AB摆动，通过连杆使从动摇杆放下或收 回着陆轮，收回着陆轮后，整个双摇杆 机构可藏于机翼内。
铰链四杆机构
1.1 铰链四杆机构的基本形式和特性
1.1.１ 曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，若有两个连架杆， 一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆 机构称为曲柄摇杆机构。通常曲柄１为原动 件，并做匀速转动；而摇杆３为从动件，做 变速往复运动。图为调整雷达天线俯仰角的 曲柄摇杆机构。曲柄１缓慢做匀速转动，通 过连杆２，使摇杆３在一定角度范围内摆动， 从而调整天线俯仰角的大小。
曲柄摇杆急回特性
1.1 铰链四杆机构的基本形式和特性
机械原理-平面连杆机构及设计
平面连杆机构的运动分析
1
位置分析
通过几何和三角学的方法，确定各个连
速度分析
2
杆和转轴的位置。
计算各个部件的速度，了解机构的运动
特性。
3
加速度分析
研究连杆的加速度，对机械系统的稳定 性和性能影响重大。
平面连杆机构的设计原则
力学平衡Biblioteka 确保各个连杆和转轴保持力学平衡，避免不必 要的应力。
优化尺寸
选择合适的尺寸和比例，以提高系统的性能和 耐久性。
机械原理-平面连杆机构及设计
探索机械原理中的平面连杆机构，深入了解其组成部分、运动分析、设计原 则、类型和应用领域。
什么是平面连杆机构
平面连杆机构是由连杆和旋转副组成的机械装置，用于转换直线运动和旋转运动。它被广泛应用在各种机械设 备和工具中。
平面连杆机构的组成部分
• 连接杆：用于连接各个部件并传递力和运动。 • 转轴：提供连杆的旋转运动。 • 摩擦面或球面：减小连杆关节的摩擦。 • 约束物：限制连杆的自由运动。
减小摩擦
使用适当的润滑和设计摩擦减小装置，提高效 率。
动态平衡
通过合理设计和调整质量分布，减少系统的振 动。
常见的平面连杆机构类型
滑块曲柄机构
由连接杆、连杆、中心轴和滑块 组成，广泛应用在汽车和机床。
钟摆式机构
采用钟摆原理，具有稳定的运动 轨迹，用于摆锤和钟表。
平行连杆机构
通过平行排列的连杆传递运动和 力，在工程和自动化领域有广泛 应用。
平面连杆机构的应用领域
1 工业生产设备
机械加工、装配线和工厂自动化。
3 家庭用具
打印机、洗衣机和电动工具。
2 交通运输工具
汽车、火车和航空器。
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。
机械原理习题参考答案
习题参考答案第二章机构的结构分析2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
4351 2解答：原机构自由度F=3⨯3- 2 ⨯4-1 = 0，结构均可：1为滚子；2为摆杆；3为滑块；4为滑杆；5为齿轮及凸轮；6为连杆；7为齿轮及偏心轮；8为机架；9为压头。
试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。
O齿轮及偏心轮ωA齿轮及凸轮BEFDC压头机架连杆滑杆滑块摆杆滚子解答：n=7; P l =9; P h =2，F=3⨯7-2 ⨯9-2 = 12-6 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。
解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=3⨯7-2 ⨯9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束b) n=5; P l =6; P h =2，F=3⨯5-2 ⨯6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束b)a)A EMDFELKJIFBCCDBA2-7 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。
BDCA(a)CDBA(b)解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=3⨯4-2 ⨯5-1=1 A 处存在复合铰链b) n=6; P l =7; P h =3，F=3⨯6-2 ⨯7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链2-8 试计算图2-44所示刹车机构的自由度。
并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。
解答：① 当未刹车时，F=3⨯6-2 ⨯8=2② 在刹车瞬时，F=3⨯5-2⨯7=1，此时构件EFG 和车轮接触成为一体，位置保持不变，可看作为机架。
③ 完全刹死以后，F=3⨯4-2⨯6=0，此时构件EFG 、HIJ 和车轮接触成为一体，位置保持不变，可看作为机架。
平面连杆机构的基本性质沐风教学
图优讲1课-1堂3 曲柄摇杆机构中的几何关系
7
结论：
（1）曲柄是机构中的最短杆 （2）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——杆长之和条件。
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8
铰链四杆机构中有一个曲柄的条件：
（1）曲柄为最短连架杆 （2）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——杆长之和条件。
曲柄两位置所夹的锐角。
急回特性：曲柄摇杆机构中，曲柄虽作等速运动， 而摇杆摆动时空回行程的平均速度却大于工作行 程的平均速度
2.公式：急回特性系数K＝180˚＋θ/180˚－θ
Θ＝180˚
k 1 k 1
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13
三、死点位置
1.概念：在曲柄摇杆机构中，取摇杆为主动件，曲柄 为从动件，连杆与曲柄会出现两次共线，这两个位置 就是死点位置。
1.什么是铰链四杆机构？
机构间用四个转动副相连的平面四杆机构，称为平面 铰链四杆机构，简称铰链四杆机构。
2.铰链四杆机构是由那几个构件组成的？
组成： 4—机架 →固定不动 1,3—连架杆 →定轴转动 作整周转动—曲柄
连杆2 连架杆1
连架杆3
作往复摆动—摇杆
机架4
2—连杆→平面运动
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1
3.铰链四杆机构有几种基本类型，分别是什么？
K=180º+θ/180º-θ=1.4
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16
3）以AB为主动件时，该机构有无急回运动？用作图 法求解极位夹角θ，并计算行程速度变化系数K。
C
C
C
B
B
A
D
B
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15
分析：利用类型判别条件及急回特性的原因求解。
机械设计基础(判断、填空)
第六章平面连杆机构判断题1.铰链四杆机构中的最短杆(就是)曲柄。
（不一定是）2.把（铰链四杆机构）中的最短杆作为机架，就可以得到双曲柄机构。
（曲柄摇杆机构）3.在曲柄长度不相等的双曲柄机构中，主动曲柄作等速转动，从动曲柄作变速转动。
（对）4.家用缝纫机的脚踏板机构是采用(双摇杆)机构。
（曲柄摇杆）5.平面连杆机构的基本形式是铰链四杆机构。
（对）6.曲柄和(连杆)都是连架杆。
（摇杆）7.铰链四杆机构都有连杆和机架。
（对）8.在平面连杆机构中，以最短杆为机架，(就)能得到双曲柄机构。
（不一定）9.在平面四杆机构中，只要两个连架杆都能绕机架作整周转动，必然是双曲柄机构。
（对）10.利用选择不同构件作机架的方法，可以把曲柄摇杆机构改变成双摇杆机构。
（对）11.铰链四杆机构形式的改变，(只能）通过选择不同构件作机架来实现。
(不一定)12.曲柄摇杆机构中，(摇杆)两极限位置所夹锐角称为极位夹角。
(曲柄)13.摆动导杆机构若以曲柄为主动件，导杆一定具有急回特性。
(对)14.因为偏心轮机构中的滑块不能作为主动件，偏心轮机构不存在死点位置。
(对)15.偏置曲柄滑块机构(没有)急回特性。
（有）16.在曲柄摇杆机构中，(当) 曲柄和连杆共线，就是死点位置。
(当摇杆为主动件时)17曲柄极位夹角θ越大，行程速度变化系数K也越大，机构的急回特性越显著。
（对）18.在平面四机构中，凡是能把转动运动转换成往复运动的机构，都会具有急回运动特性。
（对）19.极位夹角θ的大小，是根据设计时事先确定的K值，通过公式求得的。
（对）20.曲柄在死点位置的运动方向与原先的运动方向(相同)。
（不一定相同）21.在实际生产中，机构的死点位置对工作(都是不利的)。
（有利有弊）22.双曲柄机构(没有)死点位置。
（有）23.曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时机构(有)死点位置。
(没有)24.双摇杆机构无急回特性。
(对)25.四杆机构的死点位置与哪个构件为原动件（无关）。
机械基础电子教案 第六章+常用机构6.2 平面连杆机构
机械基础电子教案6.2 平面连杆机构【课程名称】平面连杆机构【教学目标与要求】一．知识目标1.了解铰链四杆机构的组成和三种基本型式的运动特性与应用。
2.熟悉曲柄存在条件的判别方法。
3.了解含有一个移动副的四杆机构。
4.了解铰链四杆机构的运动特性―急回特性和死点。
二．能力目的1．能够判断四杆机构是否存在曲柄？并根据已知条件确定四杆机构的具体型式。
2．熟悉含有一个移动副的四杆机构和三种基本型式的运动特性及应用场合。
三．素质目标1．了解四杆机构的运动是将连续匀速的转动转变成变速的摇动或其他型式的运动机构，实现运动型式的转化。
2．熟悉三种常见的四连杆运动的基本型式的特点。
3．能够根据曲柄存在条件及取不同构件作为机架来判断出不同的四杆机构。
四．教学要求1．熟悉低副接触四杆机构的运动特点和的组成条件。
2．能够判断四杆机构是否存在曲柄和该机构的基本型式。
掌握三种机构的应用场合。
【教学重点】1．四杆机构曲柄存在条件的判别及四杆型式的确定。
2．熟悉三种基本型式的运动特点及应用场合。
【难点分析】1．高、低运动副的区分和四杆机构基本型式的判断。
2．急回特性的形成，要借助于教具或实物演示，最好请同学上台自己体验。
3．死点的形成条件是曲柄摇杆机构中以摇杆作为主动件才可能出现，如果学生有自己使用过缝纫机请他谈谈使用的感受最好。
在理论上要用力矩的大小等于力与力臂的乘积来决定，如果力臂为0，则无论力有多大，则力矩仍为0。
【教学方法】讲授为主，配合教具课件演示，最后归纳总结。
【学生分析】从机械零件的静止运动转变到常用机构的教学内容，是一个由静向动的变化过程，要从运动的角度出发来启发学生学习本章的内容就比较容易。
同时要从具体的构件抽象出简图来研究运动特点，这也是要改变学生思路的方式。
在讲课时，一定要把这些特点先告诉学生，以便更快地适应新的教学内容。
【教学安排】4学时（180分钟）【教学过程】一．开始常用机构一章的学习，机构的特点是运动的，所以要从运动的角度出发来研究和分析机构，这样就比较容易理解掌握。
平面连杆机构的类型和工作特性
A 1B
A 1
4 B
4
2
2
3
3C
C
三.含两个移动副的四杆机构
B
2
1
C3
A
4
曲柄滑块机构（对心）
B2 1
3 A
C 4
BC杆长增至
2
1 B
3 A
S
双滑块机构
C
slAB si n
4
双滑块机构应用
缝纫机针杆机构
椭圆仪机构
双转块机构
十字滑块联轴器
四.具有偏心轮的四杆机构
曲柄摇杆机构
偏心盘机构是转动 副扩大的等效形式
利用机构错位排列法来克服死点位置。
2）死点位置在机构中的作用
钻床工件夹紧机构
飞机起落架机构
谢谢观赏！
2020/11/5
47
C
A
l1 B
l2 l4
B
C
l3
即
D
由AC得D,
l3(l2 l1 ) l4
l1l4l2l3
l1l3l2l4 l1 l2 l3 l4
将上式两两相加可得：
l1 l 2
l1
l3
l1
是四杆中最短的杆
l1 l 4
铰链四杆机构有曲柄的条件
杆长条件：最短杆和最长杆长度之和小于或等
于其它两杆长度之和。 最短杆是连架杆或机架。
特点：
有急回特性。
3.压力角和传动角
B
1
1 A
2
4
C
3 D
F 从动件CD受的力F 作用线与该点的绝对
VC 速度Vc 所夹锐角， 称为此位置的压力角。
连杆与摇杆之间所 夹的锐角为传动角。
第六章常用机构
第六章常用机构一、填空题1、低副的两个构件是通过___________与____________接触组成的运动副，高副的两构件是通过__________或____________的形式相接触组成的运动副。
2、低副连接的压强___________，不易磨损；高副连接的压强___________，易磨损。
3、平面机构简图的长度比例尺为___________长度与___________长度之比。
4、固定的构件称为___________；按给定的已知运动规律独立运动的构件称为___________件，其余活动构件则称为___________件。
5、每个作平面运动的自由构件都具有___________个独立的运动（即自由度）每构成1个低副，限制2个自由度；每构成一个高副，限制1个自由度。
6、机构的原动件的数目和机构的自由度的数目___________，机构具有确定的运动。
7、由___________个构件通过___________连接而成的机构，称为铰链四杆机构。
在铰链四杆机构中，___________的杆件称为机架；与机架用转动副相连接的杆件称为___________；不与机架直接连接的杆件称为___________。
8、铰链四杆机构按曲柄存在的情况，分为___________、___________和___________三种基本形式。
9、在曲柄摇杆机构中，如果将___________杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作___________运动，即得到双曲柄机构。
10、曲柄摇杆机构能将曲柄的___________运动转换为摇杆的___________摆动。
11、平面四杆机构中，若各杆长度按顺序分为a=40mm，b=90mm，c=80mm，d=100mm，当以长度a为机架时该四杆机构为___________机构。
12、当铰链四杆机构中的一个转动副转化成移动副后，铰链四杆机构就转化成带有一个___________副的四杆机构，如曲柄摇杆机构转化成曲柄滑块机构。
平面四杆机构
4.移动导杆机构 4.移动导杆机构 取曲柄滑块机构中的滑块4为机架而得到的。当曲柄2 转动时，导杆1可在固定滑块4中往复移动，故该机构 称为移动导杆机构 移动导杆机构（或定块机构 定块机构）。 移动导杆机构 定块机构
应用实例：手压抽水机、抽油泵等。 应用实例：手压抽水机、抽油泵等。
铰链四杆机构存在曲柄的条件
平面四杆机构的类型及应用
曲柄摇杆机构 平 面 四 杆 机 构 铰链四杆机构 双曲柄机构 全转动副) (全转动副) 双摇杆机构 曲柄滑块机构 含有移动副 的平面四杆 机构 曲柄导杆机构 曲柄摇块机构 移动导杆机构
铰链四杆机构
铰链四杆机构中， 固定不动的构件为机架 机架； 铰链四杆机构中 ， 固定不动的构件为 机架 ； 与机架相 连架杆， 联的构件为连架杆 连架杆中， 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 曲柄， 作整周转动的称为 曲柄 ， 仅能在一定角度范围内往复 摇杆； 摆动的称为摇杆 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。 的构件称为连杆。 连杆
根据两个连架杆能否成为曲柄，铰链四杆机构可 根据两个连架杆能否成为曲柄， 分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和 分为三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双 摇杆机构。 摇杆机构。
特点是： 曲柄摇杆机构特点是：既能将曲柄的整周转动变 换为摇杆的往复摆动， 换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换 为曲柄的连续回转运动。 为曲柄的连续回转运动。
2
4
3.曲柄摇块机构 3.曲柄摇块机构 取曲柄滑块机构中的连杆3为机架而得到的。当 曲柄2为原动件绕点转动时，滑块4绕机架3上的铰 链中心摆动，故称该机构为曲柄摇块机构 曲柄摇块机构或称为 曲柄摇块机构 摆动滑块机构。 摆动滑块机构 应用于各种摆动式 原动机和工作机中。 原动机和工作机中。 摆缸式液压泵、 摆缸式液压泵、卡 车车箱自动翻转卸 料机构 。
连杆机构
四杆机构的几种型式 带有一个移动副的机构及应用 带两个移动副的机构及应用
Planar Linkage
Theory of Machines and Mechanisms
连杆机构
1. 平面连杆机构的类型 2. 平面连杆机构的工作特性 3. 平面连杆机构的特点及功能 4. 平面连杆机构的运动分析 5. 平面连杆机构的运动设计
插值逼近法
在x0~ xm区间，取插值结点使结点处 f（）= F（） 插值结点以外 一般地： 偏差△y = f（）- F（）
期望函数 插值结点 再现函数
插值结点数目
△y
结点分布位置
△y 受限制 （5个）
数学问题
急回机构的设计
曲柄摇杆机构 已知行程速比 系数 K，以及从动 件两个极限位置， 设计四杆机构 设计步骤： （图解法） 注意运动的连续性
该机构所有瞬心的数目K P13、P24可用三心定 理来确定 P13
∵N=4
∴K=N(N-1)/2=4×(4-1)/2=6 亦即：P12、P13、P14、P23、 P24、P34 P12、P23、P34分别在三个转 动副的中心； P14在滑块导路无穷远处。 P12 P24
∞
P14 P23 P34
连杆机构
1. 平面连杆机构的类型 2. 平面连杆机构的工作特性 3. 平面连杆机构的特点及功能 4. 平面连杆机构的运动分析 5. 平面连杆机构的运动设计
§1 平面连杆机构的类型
杆 连架杆——与机架相联的杆 连架杆：定轴转动 连杆——不与机架相联的杆 连 杆：平面一般运动 铰链 连架杆 曲柄——能做整周回转的连
§3 平面连杆机构的特点及功能
仅有低副（面接触）压强小，磨损轻； 可以承受冲击力； 易于加工。 实现远距离传动。 实现多种运动轨迹。 构件运动形式具有多样性。
机械原理各章指导(南京航天)
第1章绪论本章讲述了机械原理研究的对象与内容、机械原理课程的重要性与学习方法、机械原理学科的发展概况，主要内容如下：１．“机械”是“机器”和“机构”的总称。
机器具有三个特点，即（１）都是人为的实体组合；（２）在工作中，其中各实体具有确定的运动；（３）在生产劳动中，能实现能的转换、代替或减轻人类的劳动以完成有用的功。
机构具有机器的前两个特点。
２．本课程是研究机器和机构理论的一门科学，主要内容有：各种机构共同的基本问题、几种常用机构所特有的问题、机器动力学问题、机械系统运动方案的设计。
３．本课程在专业教学计划中占有十分重要的地位，在发展国民经济方面也具有重要意义；机械原理是一门技术基础课程，为以后学习机械设计和有关专业课程，以及掌握机械方面的最新成就打下理论基础。
复习思考题1．什么叫机构? 什么叫机器? 什么叫机械? 它们之间有何联系? 试举例说明之。
2．机械原理的课程内容是什么? 学习本课程应注意哪些方面?第2章平面机构的结构分析本章讨论平面机构的结构分析的有关问题，主要内容如下：１．从运动的角度来看，机构是由具有确定的相对运动的构件组成的，而构件之间是通过运动副联接的。
根据运动副元素是面、点或线，有低副、高副之分。
两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统称为运动链，机构可以看作具有机架和原动件且有确定的相对运动的运动链。
２．机构运动简图是用简单的线条和规定的符号表示构件和运动副，并按一定比例表示出各运动副相对位置的简单图形。
运动副的符号和常用机构的运动简图都有规定画法。
机构运动简图要表示出机构中构件的相对运动关系。
３．机构具有确定的相对运动的条件是机构自由度等于原动件数目。
自由度Ｆ的基本计算公式为：F＝３n－２PL－PH在利用机构运动简图计算机构自由度时要注意复合铰链、局部自由度及虚约束等问题。
４．引入基本杆组的概念后，机构是由原动件、机架和若干基本杆组所组成。
常用的基本杆组有Ⅱ级杆组、Ⅲ级杆组和Ⅳ级杆组。
第六章 常用机构
第六章常用机构一、填空题1、低副的两个构件是通过___________与____________接触组成的运动副，高副的两构件是通过__________或____________的形式相接触组成的运动副。
2、低副连接的压强___________，不易磨损；高副连接的压强___________，易磨损。
3、平面机构简图的长度比例尺为___________长度与___________长度之比。
4、固定的构件称为___________；按给定的已知运动规律独立运动的构件称为___________件，其余活动构件则称为___________件。
5、每个作平面运动的自由构件都具有___________个独立的运动（即自由度）每构成1个低副，限制2个自由度；每构成一个高副，限制1个自由度。
6、机构的原动件的数目和机构的自由度的数目___________，机构具有确定的运动。
7、由___________个构件通过___________连接而成的机构，称为铰链四杆机构。
在铰链四杆机构中，___________的杆件称为机架；与机架用转动副相连接的杆件称为___________；不与机架直接连接的杆件称为___________。
8、铰链四杆机构按曲柄存在的情况，分为___________、___________和___________三种基本形式。
9、在曲柄摇杆机构中，如果将___________杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作___________运动，即得到双曲柄机构。
10、曲柄摇杆机构能将曲柄的___________运动转换为摇杆的___________摆动。
11、平面四杆机构中，若各杆长度按顺序分为a=40mm，b=90mm，c=80mm，d=100mm，当以长度a为机架时该四杆机构为___________机构。
12、当铰链四杆机构中的一个转动副转化成移动副后，铰链四杆机构就转化成带有一个___________副的四杆机构，如曲柄摇杆机构转化成曲柄滑块机构。
汽车机械基础课件第6章汽车常用机构
4、铰链四杆机构的应用实例1
1、分析缝纫机运动形式，说明其平面连杆机构 的形式。
2、分析汽车刮水器的机构形式及工作过程。
3、分析起重机的机构形式及工作过程。
三、曲柄滑块机构
1、组成 曲柄滑块机构由滑块、连杆、曲柄和机架四个构件 通过转动副和移动副连接而成。
2、运动形式的转换
当滑块为主动件时 ，机构将滑块的往 复移动转变为曲柄 的旋转运动；
用rmin表示。 （2）推程：推程运动角δt；
（3）远休止、远休止角δs； （4）回程、回程运动角δh； （5）近休止、近休止角δs ˊ ； （6）行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h
表示。
2、凸轮机构从动件的常用运动规律
（1）等速运动规律：等速运动规律的特点是当凸轮 等速回转时，从动件推程或回程中的速度为常数。
6.2 平面连杆机构
1、什么是机构？ 2、说明下列运动副的类型？
一、平面连杆机构
若干刚性构件通过低副（转动副和移动副） 联接而成的机构，是一种低副机构。
二、铰链四杆机构 1、定义
由四个构件通过转动副连接而成的平面 连杆机构。 2、组成
3、铰链四杆机构的基本形式 曲柄摇杆机构
双曲柄机构
机架
永久联接与转动副
齿轮与轴的固定联接
移动副
移动副
直齿圆柱轮机构（外啮合）
外啮合
内啮合
内啮合
二、机构运动简图
用国标规定的简单符号和线 条代表运动副和构件，并按 比例定出各运动副的位置， 说明机构各构件间相对运动 关系的简化图形，称为机构 运动简图。
不严格按比例来绘制简 图，这样的简图通常称为机 构示意图。
讨论：机构 存在急回特 性的条件？
中职机械基础第六章机构练习及答案(三)
第六章机构练习题（三）一．选择题：1．在曲柄摇杆机构中，只有当________为主动件时，才会出现“死点”位置。
A.连杆B.机架C.摇杆D．曲柄2．绞链四杆机构的最短杆与最长杆的长度之和，大于其余两杆的长度之和时，机构________。
A.有曲柄存在B.不存在曲柄C. 有时有曲柄，有时没曲柄D. 以上答案均不对3．当急回特性系数为________时，曲柄摇杆机构才有急回运动。
A. K＜1B. K＝1C. K＞1D. K＝04．当曲柄的极位夹角为________时，曲柄摇杆机构才有急回运动。
A.θ＜0B.θ=0C. θ≦0D. θ﹥05．当曲柄摇杆机构的摇杆带动曲柄运动对，曲柄在“死点”位置的瞬时运动方向是________。
A.按原运动方向B.反方向C.不确定的D. 以上答案均不对6．曲柄滑决机构是由________演化而来的。
A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D. 以上答案均不对7．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫做________ 。
A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D. 以上答案均不对8．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆的长度之和，最短杆为连杆，这个机构叫做________。
A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D. 以上答案均不对9.________能把转动运动转换成往复直线运动，也可以把往复直线运动转换成转动运动。
A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D．曲柄滑决机构10.铰链四杆机构中若最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，则机构中________。
A.一定有曲柄存在B.一定无曲柄存在C.是否有曲柄存在还要看机架是哪一个构件。
二、判断题（）1．曲柄和连杆都是连架杆。
（）2．平面四杆机构都有曲柄。
（）3．铰链四杆机构的曲柄存在条件是：连架杆或机架中必有一个是最短杆；最短杆与长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和。
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Fn
B a B’ A B” d b C’ ” C c ’ D
C”
F
F正交分解为Ft 和Fn 压力角：
Ft , v
从动件受力点受力方向 与速度方向所夹之锐角
传动角： ＝90º - , 锐角，从动件上 Ft =Fcos =Fsin Fn =Fsin =Fcos 运动中，压力角和传 动角是变化的 传力要求 min 40 º
连杆 2 连架杆 B 1 A 4 机架 D C 3 连架杆
2
铰链四杆机构划分
按连架杆不同运动形式分： 1. 曲柄摇杆机构 2. 双曲柄机构 3. 双摇杆机构
2 连架杆 B 1 A
2 2 3 1作机架 ２作机架 1 1 A 4 D A ３作机架 4 A 2 3 D 4 D
连杆 C 3 连架杆
4
2 3 3
D
曲柄摇杆机构
1 双曲柄机构 曲柄摇杆机构 A 4
D
双摇杆机构
3
1. 曲柄摇杆机构
结构特点：连架杆1为曲柄，3为摇杆 运动变换：转动摇动 举例：搅拌器机构、雷达天线机构
1
2 3 4
4
2. 双曲柄机构
结构特点：二连架杆均为曲柄 运动变换：转动转动，通常二转速不相等 举例：振动筛机构
B A 4 1 3
2 3 作机架
2
3 ２作机架 ３作机架 1作机架 1 A A 4 A4
2
3
3
1 A 4 D
1
D 4
D
D
曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
16
3. 改变运动副元素的尺寸
对心式曲柄滑块机构
B 1 2 3 C 4
偏心轮机构
A h=2lAB
B副扩大
B A 1
2
3 C 4
F
B2 4 D
B1
=00
F
v
27
克服死点的措施
利用构件惯性力 实例:家用缝纫机 采用多套机构错位排列 实例:蒸汽机车车轮联动机构 蒸汽机车两侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联 动机构通过死点
F’ G’ E’
E F
G
28
死点的利用
实例:飞机起落架机构
=00
29
课堂练习
22 2 B B B 1 1 11 A 4 2 22 C C 3 3
直动滑杆机构
13
变更机架实例三
B 1 A 4 2 C １作机架 3 A 1 4 B 2 C 3
曲柄滑块机构
4 3 C 2 2 2 2 2 3 42 3 24 C C 2 2 B 42 24 3 3 4 4 C C 4 2 21 2 2 2 4 4 3C C3 4 A 3 3 4 C C 4 C 3 C C 4 4 4 3 C 3 C 3 C 3 3 3 C C C C 2 2 3 C C4 4 4 4 3 2 3 2 2 3 43 3 3
B' B a A B" d D C b C' C" c
ab, ac, ad(AB为最短杆)
1)最短杆+最长杆其余两杆长度和(杆长条件)；
A为周转副的条件 B也为周转副
2)组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。
20
运动副性质不变
A、B为周转副 C、D为摆转副
C b B a A b c B a D A c b B a A C d
vm2 C1C 2 / t 2 t1 1 1800 K vm1 C1C 2 / t1 t 2 2 1800
K 1 180 K 1
B1 2
C2
急回特性的应用例：牛头刨工作要求
K=1, 无急回特性 ↑K↑急回特征越显著
慢 快
25
3. 压力角和传动角
第6章 平面连杆机构
6.1 平面四杆机构的基本类型及其应用 6.2 平面四杆机构的演化形式 6.3 平面四杆机构的基本特性 6.4 平面四杆机构的设计
1
6.1 平面四杆机构的基本类型及其应用
C
结构特点：四个运动副均为转动副 组成： 机架、连杆、连架杆
1
2 B 3
曲柄
摇杆(摆杆)
A
4
D
机架：固定不动的构件——AD 连架杆：直接与机架相连的构 件——AB、CD 连杆：不与机架相连的构件—BC 曲柄：能作整周转动的连架杆 摇杆：不能作整周转动的连架杆
B C 3
B 1 A 4 2 C 3
A 4
对心式曲柄滑块机构
偏置式曲柄滑块机构
10
e
e0
2
1
2. 选不同构件作机架——机构的倒置
导杆机构 曲柄摇块机构 移动导杆机构
变更机架
曲柄滑块机构 导杆机构
曲柄摇块机构 曲柄滑块机构 移动导杆机构
11
变更机架实例一
曲柄滑块机构
2 2 2 2C C C C B 1 1 1 C CC C 2 C C B 1 22 1 B 1 1 2 21 B 1A 12 B 4 3 3 33 3 3 33 33 11 2 2 2 B B B B B B B B
5
特殊双曲柄机构
平行四边形机构 结构特点：二曲柄等速 运动不确定问题 车门开闭机构
反平行四边形机构 结构特点：二曲柄转向相反
6
3. 双摇杆机构
结构特点：二连架杆均为摇杆 运动变换：摆动摆动 举例: 鹤式起重机
7
特殊双摇杆机构
等腰梯形机构 实例:
汽车前轮转向机构
min出现位置： 曲柄与机架共线 结论: 曲柄摇杆机构,当曲柄 主动时,在曲柄与机架共线的 两个位置之一, 传动角最小
26
4. 死点位置
死点:传动角为零=0(连杆与从动件共线),机构顶死
C
B 1 A
v
=00
2
C1 3
C2 B B1 =00 A B2 =00 C１ C C2
8
6.2 平面四杆机构的演化形式
演化方法：
改变构件的形状和运动尺寸 改变运动副元素的尺寸 选用不同构件为机架 运动副元素包容关系的逆换
9
1. 改变构件的形状和运动尺寸
铰链四杆机构
C 2
曲线导轨曲柄滑块机构
C
对CD杆等效转化
B 1 A 4 D 3 1
B
2
3
转动副变成移动副
A 4
D
lCD
2
1 作机架
十字滑块联轴器 双转块机构
半联轴器4 十字滑块3 半联轴器2
3 3 3 3 A 1 3 4 3 3 33 3 3 B 2 3 3
15
含有两个移动副的平面四杆机构
正弦机构
双滑块机构——椭圆机构动画
B B 2 B 2 B B 2 1 B 11 2 1 1 2 B 1 1 B A A A AA A 1 A 2 A 2 A 1 4 444 4 4 4 4 ２ 1 B 11 1 2 B1 12 B 2 B 2 B 2 B B 3 2 2 3 2 B 2 B 2 B B 2 B 11 2 1 B 2 1 1 A AA A A A A B 2 1 1 2 1 4 4 444 4 4 ２1 1 B 2 11 B 21 B 2 B 2 B 2 B 2
17
运动副元素包容关系的逆换
3 C 2 B B 3 C 2
4 1
3, 4包容 关系互换
1
A A
4
摆动导杆机构
曲柄摇块机构
18
6.3 平面四杆机构的基本特性
1. 铰链四杆机构的曲柄存在条件
平面四杆机构的基本型式是铰链四杆机构 铰链四杆机构根据连架杆能否整周转动又分为: 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 C 2 双摇杆机构
B 3
是否存在曲柄,与各 杆的相对长度有关。
A
1
4
D
19
有周转副的条件
假设a<d AB'位置(拉直共线)，∆ B'C'D中: a+db+c ------① AB"位置(重叠共线)， ∆ B"C"D中: b(d-a)+c → a+bd+c ------② c(d-a)+b → a+cd+b ------③ ①、②、③式两两相加得：
导杆机构
3 C C ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ C 2 2 2 2 3 4C 4 4 4C 4 4 4 3 C 3 C
2 2 B 2
1
lBC > lAB， 回转导杆机构 导杆AC整周转动
摆动导杆机构
A
lBC < lAB， 导杆AC摆动
14
含有两个移动副的平面四杆机构
2 B 1 A 4 3
正弦机构
2 2 B 2 2 B B B B 1 1 1 1 1 2 2 BA B 1 1 1 23 1 4 32 1 1 B 1 B 3 2 B B2 2 3 B 3 3 3 3 3
双摇杆
曲柄摇杆
双曲柄
22
课堂练习
题1：判断机构类型
50 50
70
100
95
60
60
100
23
课堂练习
题2：
4）若a、b、d的长度不变，c的 长度可变，取3为机架，要获得 双摇杆机构，c的取值范围应为 何值？
24
6.3 平面四杆机构的基本特性
2. 急回运动特性
当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有急回特征 C 摇杆摆角：ψ 极位夹角： C 2 3 急回特性分析： 1 v1 1 = C B v2 0 1 = 1 t1 =180 + 1 1 B2 A 2 = 1 t2 =1800 - 4 1 D t1 > t2 , v2 > v1 行程速比系数K