第三章平面连杆机构及其设计xin

Fn C
B
A
δ
γ F α
Ft
vc
D Ft = Fcosα Fn = Fsinα
机构的传动角： γ min≥ 40度, 对于高速和大功率的传动机械: γ min≥ 50度,
A 1
B 2 F
C
v B3 3 α = 0° C γ = 90° v F
B 1 F α 3 vB3 A F
2
A 1
v B B3 α 2 F
反之，若构件1最短，且满足杆长之和条件
ad bc
ab cd ac bd
(3-1)
(3-2a)
(3-2b)
(3-2)
d a bc
(3-1)圆周k1上各点不超出圆周k2，(3-2)圆周 K1上各点不在圆周k3内,环行区域包容圆周K1上各 点,或B2点能达到圆周k1上任意位置与B1点组成转 动副B,所以A是整转副.
25
13
A
19 24
D
B
15
C
又∵杆CD是最短杆相对的杆件
11
A
∴此机构属于双摇杆机构
其中AD、BC均为摇杆
26
D
二、行程速度变化系数

B C1 C C2 v1 = /t1 v2 = /t2 极位夹角 摆角
1
B1 A
θ
B2
ψ
2
∴
D
1=180°+θ , 2=180°-θ ∵ 1> 2 , t1>t2 , v1<v2
3-10
= 180, cosδmax=[b2+c2-(d+a)2 -2ad]/2bc 3-11
cosδmin= [b2+c2-(d2+a2) +2ad]/2bc cosδmax=[b2+c2-(d2+a2) -2ad]/2bc Cosδmin- cos(180-δmax)=[b2+c2-(a2+d2)]/bc
B
C
A
(b) 偏心轮机构 曲柄长度很短，两端装设两个转动副存在困难或者 曲柄销要承受较大的冲击载荷时，常采用．
偏心轮机构结构简单，偏心轮轴颈的强度和刚度大， 且易于安装整体式连杆，广泛用于曲柄长度要求较短、 冲击载荷较大的机械中。
颚式破碎机
§3-3 平面四杆机构的主要工作特性
一、转动副为整转副的充分必要条件 1.铰链四杆运动链中转动副为整转副的 充分必要条件
• 因此，可通过分析机构中是否存在θ及其大 小，来判断机构是否具有急回运动，以及急 回的程度。
例题分析
1、对心曲柄滑块机构
B A B1 C
B2 C1
C2
0
∴ K=1 （滑块在正反行程中平均速度相等）
故，没有急回运动
例题分析
2、偏置曲柄滑块机构
0 K 1
故，有急回运动
例题分析
曲柄摇杆
:
二 含一个移动副的四杆机构
转动副转化为移动副
2 B 1 A
(a)
C
3 D
2 B 1 A
3C


D
(b) 机架上制作一同样轨迹的圆弧槽,滑块置于槽中, 弧形滑块的运动完全等同于转动副D的作用
3C 2 B 1 A
4 (c) 半径增加至无穷 大,圆心D移到无 穷远处,圆弧槽 变成了直槽,滑 块做往复直线运 动．
（2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构 为双曲柄机构； （3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在， 即该机构为双摇杆机构。 (4）若有两个最短构件相等，则另两个构件长度也相等， 则当两最短都件相邻时，有三个转动副，当两最短构件 相对时，有四个整转副。
曲柄摇杆
双曲柄
曲柄摇杆
双摇杆
（四）课堂练习 1. 试判别下面二个图分别属于什么类 型并说明连架杆的名称？
机构中任意两构件之间的相对运动关系 与哪个构件为机架无关.针对铰链四杆运 动链来分析整转副存在的必要条件．
若A为整转副，圆周k1上任一点均能与B2点铰接 成转动副B,即环形区域∑应包容圆周k1上各点. B2 K2 E C B 1 K1 2 C K3 b+c B E’ b F F’ D A c 3 1 a G’ d |b-c| 4 A D |d-a| G
B
连杆２上点B的轨迹是 圆弧，连杆长度变为无 限大，圆弧变为直线， 连杆作成滑块 含两个移动副 的四杆机构 对心滑块机构
2
曲柄移动导杆机构
正弦机构
A
1
C

3

ห้องสมุดไป่ตู้
B
1
2 3
C

A
s
s l AB sin
四 偏心轮机构
B 半径加大 C A C2 C1
偏心轮
(a)
如果曲柄长度很短，在 杆状曲柄两端装设转动 副存在设计上的困难将 曲柄设计成偏心距为曲 柄长的偏心圆盘。
§3-1 平面四杆机构的基本形式、及其演化
一、铰链四杆机构
连杆
2 3 连架杆
连架杆
1 4 机架
所有运动副均为 转动副的平面四 杆机构称为铰链 四杆机构
与机架组成运动副的构件称为连架杆. 不与机架组成运动副的构件称为连杆。 若组成转动副的两构件能作整周相对转动,则该 转动副称为整转副,否则称为摆动副.
（2）Ⅱ型曲柄摇杆机构 K>1(θ >0),摇杆慢行程摆动 方向与曲柄转向相反。
（3）Ⅲ型曲柄摇杆机构 K=1(θ =0),摇杆无急回运动 特征。 C2
C1 B2 A B1 a2+d2=b2+c2 结构特征:A,C1,C2三点共线 D
三、平面机构的压力角 和传动角 增加转动副D
的径向压力
Fn C
C
3
αv
α
2、最小传动角的确定
需要确定γ=γmin时的机构位置并检验γmin 的值是否满足要求.
2、最小传动角的确定
γ= δ
或γ = 180- δ

B’’
F2 F FC γ C’’ F 1 γ vc B b γ δ ’ C c a δδ δ min max A D d B’
Vc
γmin=[δmin ,180 -δmax]min = 0, cosδmin= [b2+c2-(d-a)2 +2ad]/2bc
ad bc
(3-1)
d+a d a bc
(3-2)
圆周k1上任一点均能与B2点铰接成转动副B, 即环形区域∑应包容圆周k1上各点.
ad bc d a bc
当a ≤ 或 d时,由(3-2)得:
(3-1) (3-2)
ab cd ac bd
(3-2a) (3-2b)
将式(3-1)和式(3-2a),(3-2b)分别两两相加,得: a≤b,a≤c,a≤d (3-3)
当d≤a时,式(3-2)可展开为:
d b ac
或
(3-2c)
d c ab
(3-2d)
将式(3-1)和式(3-2c),(3-2d)分别两两相加,得: d≤a,d≤b,d≤c (3-4)
A为整转副的条件： 1）组成转动副A的两个构件中必有一个为四个构 件中的最短杆； 2）最短构件与其他三个构件中任一构件的长度 之和不大于另两构件长度之和．即最短杆与最长 杆之和应小于或等于其他两构件长度之和。（杆 长之和条件）
D
e
转动副演化为移动副，演化为含一个移动副的四杆 机构:曲柄滑块机构.
e为偏距,曲柄回转中心到直槽中心线的距离。

B A
1
对心滑块机构
2
C

3
B A
1
2
C
3
偏置曲柄滑块机构
曲柄滑块机构
转动导杆机构
曲柄摇块机构
移动导杆机构
三 含两个移动副的四杆机构

B
1
2
C

A
s
3
s l AB sin
平面连杆机构设计包括：选型和运动尺寸 设计（确定机构运动简图的参数，转动副 之间的距离，移动副位置尺寸等）
运动尺寸设计分为以下三类： 1)实现构件给定位置，要求连杆机构引导某构 件按规定顺序经过若干给定的位置。 2)实现已知运动规律，要求主从动件满足已知 的若干组对应关系。 3)实现已知的运动轨迹，要求构件上某一点沿 给定的轨迹运动。
第三章 平面连杆机构及其设计
• • • • 主要内容 1 平面连杆机构的基本形式及演化 2 曲柄存在的条件 3 机构设计
§ 3-1 平面连杆机构的特点及其设 计的基本问题
一、 连杆机构
若干个构件全用低副 联接而成的机构，也 称之为低副机构（连 杆机构）。
二、连杆机构的分类 1、根据构件之间的相对运动分为： 平面连杆机构，空间连杆机构。 2、根据机构中构件数目分为： 四杆机构、五杆机构、六杆机构等。
3-10 3-11
对于Ⅰ曲柄摇杆机构,a2+d2<b2+c2，故 Cosδmin>cos(180-δmax),δmin< 180-δmax,由式3-10, δ min<90 即γmin = δmin，最小传动角出现在曲柄与机 架重叠共线位置。 对于Ⅱ曲柄摇杆机构,a2+d2>b2+c2，故 Cosδmin>cos(180-δmax), δ min> 180-δ max ,δmax >90, 即γmin = 180-δmax ，最小传动角出现在曲柄与机架拉直 共线位置。 对于Ⅲ曲柄摇杆机构,a2+d2=b2+c2，故 δmin < 90， δmax > 90，δmin =180-δmax, 即γmin = δmin =180-δmax ，最小传动角出现在曲柄与机 架拉直和重叠共线位置。