第六章-平面连杆机构(备课版)

c b
d a
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：4.曲柄存在条件的推导
a+b c+d 以上各式两两相加得： a+c d+b a b ；a c ；a d。 a+d c+b
2).最短杆与最长 杆之和小b 于或等于 其它a 两杆之和c。
d
1).具有两个全转副 的b构件为c运动链中 的最短杆；
弹簧拉力
D
F
B A
触头
C
第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置： 3.分合闸机构－止点及利用
在力的作用下手柄不 会自动松脱。
弹簧拉力
D
F
FB
C B A
FQ
第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置： 4.平行四边形机构－止点
a=c,b=d;平行双曲柄机构
b
a 1
d
c
3
运动不确定位置
第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置： 4.平行四边形机构－止点的消除
Y
r2 B
M(xM,yM)
C
2
l2
A (xA,yA)
l1
e
D
4
X
四杆机构的机构简图
*机构运动简图参数:各杆尺寸及机架、某点的位置尺寸 独立参数： xA,yA, l1, l2, e ,r2 2, 4共8个；实现M点轨迹M(xM,yM)
第一节 概述 二、设计的基本问题
*设计的基本问题—— 根据工艺要求来确定
A
C1

B2
B1
2
C2
V2
K=V2/V1=（s/t2）/（s/t1）
=t1/t2
=(1800+)/(1800-)
D *K ——行程速比系数 表示从动件的空行程与工作行程 平均速度之比
=1800(K-1)/(K+1)
第二节 连杆机构的运动特性 三、行程速度变化系数：3.行程速比系数分析
给定K值，算出角
曲柄摇杆机构PPT6-2-01 曲柄摇杆机构AVI6-1-02
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：3. 双摇杆机构
*摇（摆）杆——往复摆动的连架杆
双摇杆机构PPT6-2-02
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：4.曲柄存在条件的观察
C
B
*摆动副—作摆动的转动副
A
D
*全转副—整周转动的转动副
第一节 概述 一、平面连杆机构的特点
*1）实现远距离传动或增力;
构件能够做成较长的杆
颚式破碎机AVI6-1-01 颚式破碎机PPT6-1-01
第一节 概述 一、平面连杆机构的特点
*2）可完成某种轨迹
搅拌机构AVI6-1-02
搅拌机构PPT6-1-02
第一节 概述 一、平面连杆机构的特点
*3）寿命较长，适于 传递较大的动力;
1).靠本身质量或附加质量的惯性 2).加一辅助曲柄
演示PPT6-2-13
3).加一辅助连杆
4).平行双曲柄机构多以短杆为机 架，且不整周转动。
第四节 机构综合的代数式法
列出运动参数与尺寸参数间的关系式，可人 工计算出尺寸参数。
*代数式法的优点： 可以用人工计算完成；可考虑机构的某种 运动和传力方面的特殊要求。

y12
y1
x22

x12
y

y22
y12 x22 x12
2y2 y1

x2 x1x y2 y1
C2
C1
设动铰链(x1,y1);(x2,y2);(x3,y3) C3 支座铰链(x,y)
(x1-x)2+(y1-y)2=(x2-x)2+(y2-y)2
(x1-x)2+(y1-y)2=(x3-x)2+(y3-y)2
a+b c+d
a+c d+b
c d+ b-a
a+d c+b
d c + b-a
C
c
b
D
A
d
a
B
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：4.曲柄存在条件的推导
a+b c+d 以上各式两两相加得： a+c d+b a b ；a c ；a d。 a+d c+b
b c
a d
min = ， min
'
'' ''
C ''
C'
B' aA
b
max c
d
外共线
'
b
min c
D
a A
d
D
B''
演示PPT6-2-09
内共线
第二节 连杆机构的运动特性 二、压力角和传动角：3.曲柄滑块机构最小传动角
*min=arccos{(e+a)/b}
a
b
min
= 1800(K-1)/(K+1)
*K=1，0 机构无急回特性 *K>1， 机构有急回特性 *K=3， 90
K>3, 为钝角
一般K <3 常为锐角
四、止点位置
第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置：1.止点的含义及特点
压力角和传动角的定义没有差别!
VB
B

F
A
C
CD为主动件!
低副为面接触，压力较小。
用于动力机械、冲床等
雷达天线俯仰机构AVI6-1-03
第一节 概述 一、平面连杆机构的特点
*4）便于制造。
运动副元素为圆柱面或平面。
第一节 概述 一、平面连杆机构的特点
缺
点:
1.设计困难，
一般只能近似地满足运动要求 2.多数构件作变速运动，
其惯性力难以平衡
二、
平面连杆机构设计 的基本问题
最短杆为连架杆 最短杆为机架 最短杆为连杆
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
最短杆+最长杆 ≥其余两杆之和
任一杆为机架
双摇杆机构
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：7.正/反平行四边形及应用
b
b
a 1
c
a
d
d
演示PPT6-2-05
3 1
演示PPT6-2-06
3
c
演示PPT6-2-07
*使用场合： 实现的点位数较少或要求实现某些性能。
一、 按连杆给定位置的机构综合
第四节 机构综合的代数式法 一、按连杆给定位置的机构综合－演示
根据震实台的三位 置设计四杆机构
已知连杆上两转动副P、K的三位置
* 用作图法设计四杆机构
a)给定连杆两组位置 将 铰 链 A 、 D 分 别 选 在 B1B2 ， C1C2 连 线 的 垂 直 平 分 线 上 任 意 位置都能满足设计要求。 有无穷多组解。
机构运动简图的参数。
*设计的两类基本问题：
1.实现已知的运动规律； 2.实现已知的轨迹。
第一节 概述 二、设计的基本问题
1.实现已知的运动规律
按剪切瞬时,刀刃与钢材速度同步 设计飞剪的连杆机构。
演示AVI6-1-04 根据震实台的三位置设计连杆机构
演示AVI6-1-05
第一节 概述 二、设计的基本问题
曲柄存在条件的观察PPT6-2-03
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：4.曲柄存在条件的推导
具有两个全转副的条件
C
b
B
各杆长a,b,c,d.
c
a
D
A
D
d
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：4.曲柄存在条件的推导
a+b c+d
C
b
B
c
a
A
D
d
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：4.曲柄存在条件的推导
A 70
D
练习2： 如图，已知：a=70, b=90, d=40; 问c 取何值时， 该机构为双曲柄机构? (根据双曲柄机构存在条件)
b
C
B
a
c
A
D
d
二、压力角和传动角
第二节 连杆机构的运动特性 二、压力角和传动角：1.含义
压力角：从动件受力方向与受力点
速度方向所夹的锐角。
*与压力角互余的角:称为传动角。
2．实现已知的轨迹
*使机构的构件上某一点沿着已知的轨迹运动
港口起重机变幅机构直线轨迹
演示AVI6-1-06
步进式搬运机连杆曲线
演示AVI6-1-07
第一节 概述 三、机构综合方法
机构综合方法：
位移矩阵法 代数式法 优化方法
第二节 连杆机构的运动特性
*机构的运动特性———— 机构的运动学和传力性能
D
第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置：1.止点的含义及特点
*当连杆与从动件共线时( =900、 =0)，机
构不能运动，此位置称为止点位置。
VB
C
CD为主动件!
=0

B
A
D
F
第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置：1.止点的含义及特点
在止点位置时，其从动件运动方向不定!
VB
C
CD为主动件!
第六章 平面连杆机构
(Planar Linkage Mechanisms)
本章内容
第一节 概述 第二节 连杆机构的运动特性 *第三节 机构综合的位移矩阵法 第四节 机构综合的代数式法 *第五节 受控五杆机构的简介
第一节 概述
*平面连杆机构—— 由低副连接而成的平面机构
转动副、移动副
一、平面连杆机构的特点
有曲柄条件、传动角、急回运动、止点。
一、有曲柄条件
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：1.基本名称
*连架杆：与机架相连的构件
33
2
11 *连杆：作一般平面运动的构件
4 *机架——相对固定的构件
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：2. 曲柄摇杆机构
*摇（摆）杆——往复摆动的连架杆 *曲柄——整周转动的连架杆
以BC为机架PPT6-2-04
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：5.四杆运动链的演化
*最短杆的邻杆为机架 得曲柄摇杆机构
最短 (曲柄)
摇杆
满足：杆长 之和条件
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：5.四杆运动链的演化
*最短杆的邻杆为机架 得曲柄摇杆机构
最短 (曲柄)
摇杆
满足：杆长 之和条件

传力性能？
Fn
F

b
C
Ft
Vc
B
c
a d
D A
第二节 连杆机构的运动特性 二、压力角和传动角：2.最小传动角
*最小传动角出现在曲柄与机架共线的两位置之一
min=arccos{[b2+c2-(d-a)2]/(2bc)} ″=min
max=arccos{[b2+c2-(d+a)2]/(2bc)} ′=1800-max
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：7.曲柄滑块机构
a+b e
b-a e
*曲柄滑块机构的有曲柄条件： b e+a
B1
e
a
A
B
B2
wenku.baidu.com
b
C1
C C2
曲柄滑块机构曲柄存在条件PPT6-2-08
课堂练习
练习1： 1)判断该机构有无整转副?
B 110
C
40
90
2)分别以AB 、BC、DC 、AD 为机架,能得到什么类型的机构?
A
=900
a+e 演示e PPT6-2-10
*机构的最小传动角发生在曲柄垂直 于导路且远离偏心一边的位置。
第二节 连杆机构的运动特性 二、压力角和传动角：4. 最小传动角许用值
机构的最小传动角
通常：min40
高速、大功率机械：
min50
三、行程速度变化系数
第二节 连杆机构的运动特性
*不论何构件为机架
得双摇杆机构
不满足：杆长之和条件
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：6.结论
*有曲柄条件：
1）满足杆长之和条件； 2）最短杆或者最短杆的邻杆为机架。
*推论： 不满足杆长之和条件时， 得到双摇杆机构。
铰链四杆机构型式判别表
杆长关系
机架条件
机构型式
最短杆+最长杆 ≤
其余两杆之和
B
A

D
F
第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置： 2.缝纫机脚踏板机构－止点及消除
机构位于两个止点位置。
B
B
D
D
C
D
C D
演示PPT6-2-12
靠轮的惯性或手动脱离D 止点位置
第二节 连杆机构的运动特性 四、止点位置： 3.分合闸机构－止点及利用
止点位置的功能
分合闸机构——搬动 手柄使触头接上。
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：5.四杆运动链的演化
*最短杆为机架
得双曲柄机构
曲柄
最短
曲柄
满足：杆长 之和条件
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：5.四杆运动链的演化
*最短杆的对杆为机架 得双摇杆机构
摇杆
最短
摇杆
满足：杆长 之和条件
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：5.四杆运动链的演化
三、行程速度变化系数：1.极位夹角
机构的近极位
V1
机构的远极位
C2
C1
V2
1

B2
A
D
*机构在两极位处，一曲柄与另一
B1
曲柄反向线间的夹角——极位夹角
2
演示PPT6-2-11
第二节 连杆机构的运动特性 三、行程速度变化系数：2.行程速比系数K
1(t1)>2(t2)
V1
V2 > V1
1
b)给定连杆上铰链BC的三组位置 有唯一解。
B1
A A’
C1 B2
C2
D D’
C1 C2 C3
B1 B2 B3 D
A
第四节 机构综合的代数式法 一、按连杆给定位置的机构综合－推导
已知带铰链B、C的连杆的三位置，设计四杆机构
x

y2

y1
y32
2x3
y12 x32 x12 y3 y1 y22 x1y2 y1 x2 x1y3
d a
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：5.四杆运动链具有两个全转副的条件
C
b
c
B
a
D
d
A
1.具有两个全转副的构件为最短杆；
2.最短杆与最长杆之和<(或=)其它两杆之
和 (称为杆长之和条件）。
第二节 连杆机构的运动特性 一、有曲柄条件：5.四杆运动链的演化
*运动副的性质不随机架变更而改变： 低副运动的可逆性。