2平面连杆机构讲解

第2章 平面连杆机构
2.1 2.2 2.3 2.4 平面四杆机构的基本形式 平面四杆机构的特性 其它形式的四杆机构 四杆机构的设计
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第2章 平面连杆机构 平面连杆机构:由若干个刚性构件，用低副（转动副
或移动副）相互联接而组成的在同一平面或相互平行的 平面内运动的机构，也称为平面低副机构。 由四个构件通过低副联接而成的平面连杆机构称为
拉直共线
在B 1C 1D ：
c
C1 B1
重叠
C2
AB 1 AD B 1C 1 C 1D
a
d
A 在△B1C1D中:
a+d≤b+c
D
A l B2 l4 l2 l3 1 D
AC D ： 在△B2C在 2D中: 2 b ≤(d-a)+c l 即 a+b≤d+c 1 l2 l3 l
平面四杆机构。它的应用非常广泛，而且是组成多杆机 构的基础。
构件之间全部是用转动副联接的平面四连杆机构，
称为铰链四连杆机构。 它是平面四杆机构中最基本的形式, 其他形式的四杆 机构都是在它的基础上演化而成的。
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2.1 平面四杆机构的基本形式 铰链四杆机构 基 机架－参考系（固定件） 连架杆 本 构 连架杆－与机架相联 件 连杆－不与机架相联
（ 摇杆主动 ）
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2.1 平面四杆机构的基本形式
2、双曲柄机构
特征：两连架杆均为曲柄 ┌主动曲柄: 匀速转动 作用： └从动曲柄: 变速（或匀速）转动 应用：惯性筛
惯性筛
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2.1 平面四杆机构的基本形式 平行四边形机构 —相对两杆平行且相等的双曲柄机构。
特性：▲两曲柄同速同向转动 ▲连杆作圆周平动
AB = CD
BC = AD
挖土机挖掘机构
摄影平台升降机构
机车车轮联动机构
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2.1 平面四杆机构的基本形式
平行四边形机构在共线位置出现运动不确定；
B1
1
2 3
C1
C" 3 C2 ˊ C 3
A
B2
B3
D
措施：采用两组机构错开排列。
机车轮联动机构
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2.1 平面四杆机构的基本形式 反平行四边形机构 —相对两杆相等但不平行的双曲柄机构。 特性：▲两曲柄转动方向相反 ▲且角速度不相等
门窗启闭机构
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2.1 平面四杆机构的基本形式
3、双摇杆机构
特征：两连架杆均为摇杆 ┌主动摇杆: 摆动 作用： └从动摇杆: 摆动 应用：风扇摇头机构、起重机、飞机起落架
蜗轮 C C B B 电机 B A A A D 蜗杆 风扇座
车辆前轮转向机构
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2.1 平面四杆机构的基本形式 2.1.2 曲柄存在的条件 b
2.2 平面四杆机构的特性 2.2.2 压力角与传动角
压力角：从动件受力点受
C”
l3 3 B 2 B” l2 A 1
Fn
C
F
C’
Ft
vc
力方向与速度方向之间所夹 之锐角。
l4
4

D B’ l1 1
作用在从动件受力点的力为F, Ft F cos 有效分力 分解: F F sin 无效分力 n 传动角：压力角的余角。即： ＝900 -。 常用来检验传力性能。愈大，机构传力性能愈好。
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
一曲一摇
二曲
二摇
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2.1 平面四杆机构的基本形式
1、曲柄摇杆机构
特征：曲柄＋摇杆 ┌曲柄→(一般)原动件→圆周转动（匀速） 作用： └摇杆→(一般)从动件→往复摆动（变速）
应用： 雷达天线、搅拌机、缝纫机、刮雨器、 破碎机
雷达天线俯仰机构
搅拌机构
缝纫机踏板机构
（ 曲柄主动 ）
传力要求 min 400～500。
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2.2 平面四杆机构的特性 2.2.3 死点位置（主动件条件）
当摇杆为主动件，，，机构的这种位置 死点位置 。
当摇杆为主动件，连杆和曲柄共线时（传动角 =00 ），过 铰链中心A的力，对A点不产生力矩，不能使曲柄转动，机构的这
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A

B2

Dห้องสมุดไป่ตู้
2 ∵ φ1= 180°+θ ； φ2= 180°-θ B1 即φ 1＞ φ 2 , ∴ t1>t2 ⌒ 铰链C的平均速度：v1 =C1C2/t1 ∴v1<v2 ⌒ v2 =C1C2/t2 行程速比系数K：
当曲柄等速转动时，摇 杆来回摆动的速度是不 同，返程的速度较大。
机构的这种运动特性称 为急回运动特性。
c≤(d-a)+b 即 a+c≤d+b 将上式两两相加，可得：
a≤d，a≤b，a≤c
l1 l 2
l1 l3 l1
即AB杆为最短杆。
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2.1 平面四杆机构的基本形式
由上述关系可推出在铰链四杆机构中，存在曲柄的条件： （1）最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和； （2）最短杆或其相邻杆为机架。 根据曲柄存在的条件，推论： （1）在最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和条件 下： a、取最短杆为机架时，两连架杆同时成为曲柄，则得双曲柄 机构。 b、取最短杆相邻的杆件为机架，两连架杆中一个为曲柄，另 一个为摇杆，则得曲柄摇杆机构。 c、取与最短杆相对的杆件为机架，两连架杆都不能整周回转， 则得双摇杆机构。 （2）在最短杆与最长杆之和大于其余两杆长度之和条件下，该 12 机构只能是双摇杆机构。
B
1 2 连杆 C 3 4 D 机架
连架杆
A
连接架中能够相对于机架做360°整圆周运动的构件；
称为曲柄；
连架杆中不能够相对于机架做360 °整圆运动，而只能 在小于360 °的范围内做往复摆动的构件， 称为摇杆。
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2.1 平面四杆机构的基本形式 2.1.1 铰链四杆机构的基本类型和应用
铰链四杆机构
C 1C 2 / t2 t1 1 / 1 180 K 1 C 1C 2 / t1 t2 2 / 2 180

只要θ ≠ 0 ，就有K>1； 且θ越大，K值越大，急回性质越明显。 14 K 1 180 设计新机械时，往往先给定K值，于是: K 1
2.1 平面四杆机构的基本形式
e.g.1 如图，当分别取1、2、3、4为机架各获得何种机构？
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2.2 平面四杆机构的特性 2.2.1 急回运动特性
摇杆摆角ψ：摇杆CD两极限位置间的夹角。 极位夹角 ：此时曲柄AB对应位置所夹的锐角。
曲 柄 摇 杆 B 工作行程 B1→B2 (φ1，t1) C1→C2 (ψ，t1) 空回行程 B2→B1 (φ2，t2) C2→C1 (ψ，t2) C C1 C2