机械设计原理-连杆机构课件

4.2.1 运动特性 1.转动副为整转副的条件-----铰链四杆机构有曲柄的条件
C2
B
l2
C C1 l3
l1
B2 A
l4
B1
D
C2
B
l2
C C1 l3
l1
B2 A
l4
B1
D
在ΔB1C1D中，根据三角形任意两边之差必
l3 l2 l4 l1
小于等于第三边，可得：
l2 l3 l4 l1
(1)
移项可得：
l1 l3 l4 l2
l1 l2 l4 l3
(2)
C2
B
l2
C C1 l3
l1
B2 A
l4
B1
D
l1 l3 l4 l2
l1 l2 l4 l3
(2)
在ΔB2C2D中，根据三角形任意两边之和必大于等于 第三边，可得：
l1
l4
l2
l3
(3)
以上三式两两相加并化简可得： l1 l2 l1 l3 l1 l4 (4)
铰链四杆机构曲柄存在条件： 1、曲柄为最短杆； 2、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和
满足上述条件时，取不同的构件为机架时，可 得三种不同性质的铰链四杆机构
取最短杆的邻杆为机架 －－－曲柄摇杆机构
取最短杆的对杆为机架 －－－双摇杆机构
取最短杆为机架 －－－双曲柄机构 图10
“最短构件与最长构件的长度之和 小于或等于其余两构件长度之和” 是必要条件， 如果不满足此条件， 无论取那个构件作为机架，都不存 在曲柄。
铰链四杆机构的三种基本型式 曲柄摇杆机构：指两连架杆一为曲柄，一为摇杆的铰链四杆机构。
双曲柄机构：指两个连架杆都是曲柄的铰链四杆机构。若机构中相对两杆平行 且相等，则成为平面四边形机构。
惯性筛
双摇杆机构：指两个连架杆都是摇杆的铰链四杆机构。
4.1.2 平面四杆机构的演化
由四杆机构的基本型式通过演化可以得到其它多种 结构型式。 常用的演化方法有 1、转动副变移动副 曲柄摇杆 cos1 b2 c2 a2 d 2 2ad cos
2bc
BCD cos1 b2 c2 a2 d 2 2ad cos
2bc
1）当∠BCD <900时，γ =∠BCD，则γmin =∠BCDmin ，
由公式可知，当φ = 00时，有∠BCDmin 。即曲柄与机架重
合共线时，机构将出现最小值。
最小传动角的确定
图示铰链四杆机构中，原动件为
AB。各杆长度为：a、b、c、d。
由图可见，γ 与
机构的∠BCD有关。 在ΔABD和ΔBCD中，
B
11 a A
F2
2b
C
F
c
F1vc
3
4d D
由余弦定理得：
BD2 a2 d 2 2ad cos BD2 b2 c2 2bc cos BCD
4.1.1平面四杆机构的基本型式
全部运动副为转动副的四杆机构称为铰链四杆 机构
连杆
视频:2
连架杆 机架
平面四杆机构的基本型式 曲柄——作整周运动的构件 摇杆——作摆动的构件。
铰链四杆机构根据连架杆的运动形式不同分为：
○ 曲柄摇杆机构（视频1） ○ 双曲柄机构（视频2） ○ 双摇杆机构（视频3）
4 扩大移动副的尺寸
曲柄摇杆机构
偏心盘机构
（视频8） 機械原理視頻 连杆（1-2）.avi
4.2 平面连杆机构的工作特性
平面连杆机构具有传递和变换运动，实现力 的传递和变换功能，前者称为平面连杆机构的运 动特性，后者称为平面连杆机构的传力特性。
了解了这些特征，对于正确选择连杆机构的 类型，进而进行机构设计具有重要指导意义。
第四章 连杆机构
连杆机构：由若干个构件通过低副连接而组 成，又称为低副机构。
平面连杆机构：所有构件均在相互平行的平 面内运动的连杆机构。
空间连杆机构：所有构件不全在相互平行的 平面内运动的连杆机构。
由于平面连杆机构不仅应用广泛，而且还往 往是多杆机构的基础；所以这里重点介绍平 面连杆机构.
4.1 平面连杆机构的类型
B
11 a A
F2
2b
C
F
f
c
3
F1vc
4d D
A
C1 D
视频1
BCD cos1 b2 c2 a2 d 2 2ad cos
2bc
2）当∠BCD >900时，γ =1800-∠BCD，则γmin =
1800-∠BCDmax ，由公式可知，当φ = 1800时，
有∠BCDmax 。即曲柄与机架拉值共线时，机构将出现
视频11
①
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 曲柄摇杆机构 双摇杆机构
②
曲柄滑块机构 导杆机构
摇块机构
定块机构 (直动滑杆机构)
3. 变换构件形态 两个移动副的四杆机构 ①若选择构件2或4为机架时，就 是正弦机构； ②若改取构件3为机架,则为双滑块 机构; ③当取构件1为机架时，便演化为 双转块机构。
视频13
k
v2 v1
c1c2 / t2 c1c2 / t1
t1 t2
1 2
180 180－
或：
＝180 k 1
k 1
结论：当θ≠0时，机构具有急回运动特性，θ角愈 大，K值愈大，急回运动特性愈显著。
3.运动连续性 1、运动连续性：当主动件连续运动时，从动件也能连续占据预定 的各个位置，称为机构具有运动的连续性。
2 . 急回运动特性
在曲柄等速回转情况下，由于α1=180°+θ，α2=180°-θ， 所以t1>t2,摇杆往复摆动的平均速度为V2>V1.把摇杆的这种往 复摆动快慢不同的运动称为急回运动。 急回运动的程度可以用行程速比系数K来衡量：
C C1
C2
l2
B
l3
ψ
φ1
l1 θ
B1
l4
A
D
φ2
B2
行程速比系数
最大值。
2C
B
1 1
vc F
3
maCx 2
A
4
D B2
A
D
视频1
机构的死点位置
1．死点
图示曲柄摇杆机构，摇杆 CD为主动件，当机构处于连杆 与从动曲柄共线的两个位置时， 出现了传动角γ＝o。的情况。 这时主动件CD通过连杆作用于 从动件AB上的力恰好通过其回 转中心，所以不能使构件AB转 动而出现“顶死”现象。机构的 此种位置称为死点。
4.2.2 传力特性
1、压力角α
在不计重力、 摩擦力、惯性力的 条件下，机构中输 出件所受主动力的 方向线与该受力点 的绝对速度方向线 所夹的锐角。
B
2
1 1 A
4
F2
C F
F1
3
V
D
2、传动角γ
压力角的余角，
γ=900-α。
min
α越小， γ越大，则机构传力性能越好。
常用传动角的大小和变化来衡量机构传力 性能的好坏。设计时通常要求γmin≥40°， 对于高速和大功率的传动机械， γmin≥50°。