平面连杆机构及设计
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平面连杆机构及设计
教学内容
§3-1 平面连杆机构的特点及其设计的基本问题 §3-2 平面四杆机构的基本型式及其演化 §3-3 平面四杆机构的主要工作特性 §3-4 实现连杆给定位置的平面四杆机构运动设计 §3-5 实现已知运动规律的平面四杆机构运动设计 §3-6 实现已知运动轨迹的平面四杆机构运动设计
在平面四杆机构中最基本的是铰链四杆机构， 它可以演化成其它形式的四杆机构
铰链四杆机构： 所有运动副均为转动副的四 杆机构称为铰链四杆机构
平面连杆机构及设计
1、组成
机架--构件4；连架杆--直接与 机架相连的构件1，3；连 杆--不直接与机架相连的构 件2
其中：曲柄—连架杆1（能做 整周回转的连架杆）
平面连杆机构及设计
一、平面连杆机构的特点
缺点： 1、不能满足高精度运动要求。（累积误差大） 2、不适宜高速场合。（运动复杂，惯性力难
以平衡）
平面连杆机构及设计
二、平面连杆机构的作用
a.实现有轨迹、 位置或运动规 律要求的运动
图示的四杆机构 为圆轨迹复制 机构，利用该 机构能实现预 定的圆形轨迹
平面连杆机构及设计
平面连杆机构及设计
三、设计的基本问题
1、实现构件给定位置(刚 体导引机构设计 )
要求所设计的机构能引导 一个刚体顺序通过一系 列给定的位置。该刚体 一般是机构的连杆。 图示的铸造造型机砂箱 翻转机构，砂箱固结在
连杆BC上，要求所设计的机构中的连杆能依次通过位置Ⅰ， Ⅱ，以便引导砂箱实现造型振实和拔模两个动作。
平面连杆机构设计通常包括选型和运动尺寸设计 两个方面 。
▪ 选型：是确定连杆机构的结构组成，包括构件
数目以及运动副的类型和数目。
▪ 运动尺寸设计：是确定机构运动简图的参数，
包括转动副中心之间的距离、移动副位置尺寸 以及描绘连杆曲线的点的位置尺寸等。
▪ 运动尺寸设计是本章主要研究内容，它一般可
归 纳为以下三类基本问题：
平面连杆机构及设计
三、设计的基本问题
2、实现已知运动规律 （函数生成机构设计 ） 即要求主、从动件满足已知的若干组对应位置
关系，包括满足一定的急回特性要，或者在主 动件运动规律一定时，从动件能精确或近似地 按给定规律运动。（如车门开闭机构 ） 3、实现已知运动轨迹（轨迹生成机构设计） 即要求连杆机构中作平面运动的构件上某一点 精确或近似地沿着给定的轨迹运动。
摇杆—连架杆3为（ 仅能 在某一角度范围内往复摆动 的连架杆）。
整转副：以转动副相连的两构件能 作整周相对转动的转动副。
转动副A、B为整转副，转动副C、 摆动副：以转动副相连的两构件不
D为摆动副。
能作整周相对转动的转动副。
平面连杆机构及设计
类型： （1）曲柄摇杆机构 定义 在铰链四杆机构中，若两
械中的离合器控制。 d. 调节、扩大从动件行
程 图示为可变行程滑块机构，
通过调节导槽与水平线 的倾角，可方便地改变 滑块的行程
平面连杆机构及设计
二、平面连杆机构的作用
e. 获得较大的机械增益 目的——达到增力。 图示为杠杆机构的示意
图。利用该机构也可 以获得较大的机构增 益。
平面连杆机构及设计
三、设计的基本问题
平面连杆机构及设计
§3-1 平面连杆机构的特点 及其设计的基本问题
平面连杆机构及设计
一、平面连杆机构的特点
1、连杆机构中构件间以低副相连，低副两元素为面 接触，在承受同样载荷的条件下压强较低，因而 可用来传递较大的动力。又由于低副元素的几何 形状比较简单（如平面、圆柱面），故容易加工。
2、 构件运动形式具有多样性。连杆机构中既有绕 定轴转动的曲柄、绕定轴往复摆动的摇杆，又有 作平面一般运动的连杆、作往复直线运动的滑块 等，利用连杆机构可以获得各种形式的运动，这 在工程实际中具有重要价值。
二、平面连杆机构的作用
b. 实现从动件运动形式 及运动特性的改变
图示为单侧停歇曲线槽 导杆机构，当原动件 曲柄1连续转动至左侧 时，将带动滚子2进入 曲线槽的圆弧部分， 此时从动导杆3将处于 停歇状态，从而实现 了从动件的间歇摆动 。
平面连杆机构及设计
二、平面连杆机构的作用
c. 实现较远距离的传动 如自行车的手闸，锻压机
设计时选用哪种方法，应视具体情况来决定
平面连杆机构及设计
实wenku.baidu.com法
实验法通常用 于设计运动要 求比较复杂的 连杆机构，或 者用于对机构 进行初步设计。
平面连杆机构及设计
§3-2 平面四杆机构的基本型 式及其演化
平面连杆机构及设计
一、铰链四杆机构
在平面连杆机构中，结构最简单的且应用最 广泛的是由4个构件所组成的平面四杆机构， 其它多杆机构可看成在此基础上依次增加 杆组而组成。
平面连杆机构及设计
三、设计的基本问题
如：鹤式起重机 工作要求连杆上吊钩滑轮中心E点的轨迹为一
直线，以避免被吊运的物体作上下起伏 。 这类设计问题通常称为轨迹生成机构的设计 设计方法： 大致可分为图解法、解析法、实验法三类
平面连杆机构及设计
图解法
解析法
直观性强、简单易 解析法精度较 行。对于某些设计 高，但计算量 往往比解析法方便 大，目前由于 有效，它是连杆机 计算机及数值 构设计的一种基本 计算方法的迅 方法。设计精度低，速发展，解析 不同的设计要求， 法已得到广泛 图解的方法各异。 应用。 对于较复杂的设计 要求，图解法很难 解决。
第三章 平面连杆机构及其 设计
平面连杆机构及设计
基本要求:
1.了解平面四杆机构的基本型式，掌握其演化方法。 2.掌握平面四杆机构的工作特性。 3.了解连杆机构传动的特点及其功能。 4.掌握平面连杆机构运动分析的方法，学会将复杂的
平面连杆机构的运动分析问题转化为可用计算机解 决的问题。 5.了解平面连杆机构设计的基本问题，熟练掌握根据 具体设计条件及实际需要，选择合适的机构型式和 合理的设计方法，解决具体设计问题。
平面连杆机构及设计
一、平面连杆机构的特点
3、在主动件运动规律不变的情况下，只要改 变连杆机构各构件的相对尺寸，就可以使 从动件实现不同的运动规律和运动要求。
4、连杆曲线具有多样性。连杆机构中的连杆， 可以看作是在所有方向上无限扩展的一个 平面，该平面称为连杆平面。在机构的运 动过程中，固接在连杆平面上的各点，将 描绘出各种不同形状的曲线，这些曲线称 为连杆曲线。
教学内容
§3-1 平面连杆机构的特点及其设计的基本问题 §3-2 平面四杆机构的基本型式及其演化 §3-3 平面四杆机构的主要工作特性 §3-4 实现连杆给定位置的平面四杆机构运动设计 §3-5 实现已知运动规律的平面四杆机构运动设计 §3-6 实现已知运动轨迹的平面四杆机构运动设计
在平面四杆机构中最基本的是铰链四杆机构， 它可以演化成其它形式的四杆机构
铰链四杆机构： 所有运动副均为转动副的四 杆机构称为铰链四杆机构
平面连杆机构及设计
1、组成
机架--构件4；连架杆--直接与 机架相连的构件1，3；连 杆--不直接与机架相连的构 件2
其中：曲柄—连架杆1（能做 整周回转的连架杆）
平面连杆机构及设计
一、平面连杆机构的特点
缺点： 1、不能满足高精度运动要求。（累积误差大） 2、不适宜高速场合。（运动复杂，惯性力难
以平衡）
平面连杆机构及设计
二、平面连杆机构的作用
a.实现有轨迹、 位置或运动规 律要求的运动
图示的四杆机构 为圆轨迹复制 机构，利用该 机构能实现预 定的圆形轨迹
平面连杆机构及设计
平面连杆机构及设计
三、设计的基本问题
1、实现构件给定位置(刚 体导引机构设计 )
要求所设计的机构能引导 一个刚体顺序通过一系 列给定的位置。该刚体 一般是机构的连杆。 图示的铸造造型机砂箱 翻转机构，砂箱固结在
连杆BC上，要求所设计的机构中的连杆能依次通过位置Ⅰ， Ⅱ，以便引导砂箱实现造型振实和拔模两个动作。
平面连杆机构设计通常包括选型和运动尺寸设计 两个方面 。
▪ 选型：是确定连杆机构的结构组成，包括构件
数目以及运动副的类型和数目。
▪ 运动尺寸设计：是确定机构运动简图的参数，
包括转动副中心之间的距离、移动副位置尺寸 以及描绘连杆曲线的点的位置尺寸等。
▪ 运动尺寸设计是本章主要研究内容，它一般可
归 纳为以下三类基本问题：
平面连杆机构及设计
三、设计的基本问题
2、实现已知运动规律 （函数生成机构设计 ） 即要求主、从动件满足已知的若干组对应位置
关系，包括满足一定的急回特性要，或者在主 动件运动规律一定时，从动件能精确或近似地 按给定规律运动。（如车门开闭机构 ） 3、实现已知运动轨迹（轨迹生成机构设计） 即要求连杆机构中作平面运动的构件上某一点 精确或近似地沿着给定的轨迹运动。
摇杆—连架杆3为（ 仅能 在某一角度范围内往复摆动 的连架杆）。
整转副：以转动副相连的两构件能 作整周相对转动的转动副。
转动副A、B为整转副，转动副C、 摆动副：以转动副相连的两构件不
D为摆动副。
能作整周相对转动的转动副。
平面连杆机构及设计
类型： （1）曲柄摇杆机构 定义 在铰链四杆机构中，若两
械中的离合器控制。 d. 调节、扩大从动件行
程 图示为可变行程滑块机构，
通过调节导槽与水平线 的倾角，可方便地改变 滑块的行程
平面连杆机构及设计
二、平面连杆机构的作用
e. 获得较大的机械增益 目的——达到增力。 图示为杠杆机构的示意
图。利用该机构也可 以获得较大的机构增 益。
平面连杆机构及设计
三、设计的基本问题
平面连杆机构及设计
§3-1 平面连杆机构的特点 及其设计的基本问题
平面连杆机构及设计
一、平面连杆机构的特点
1、连杆机构中构件间以低副相连，低副两元素为面 接触，在承受同样载荷的条件下压强较低，因而 可用来传递较大的动力。又由于低副元素的几何 形状比较简单（如平面、圆柱面），故容易加工。
2、 构件运动形式具有多样性。连杆机构中既有绕 定轴转动的曲柄、绕定轴往复摆动的摇杆，又有 作平面一般运动的连杆、作往复直线运动的滑块 等，利用连杆机构可以获得各种形式的运动，这 在工程实际中具有重要价值。
二、平面连杆机构的作用
b. 实现从动件运动形式 及运动特性的改变
图示为单侧停歇曲线槽 导杆机构，当原动件 曲柄1连续转动至左侧 时，将带动滚子2进入 曲线槽的圆弧部分， 此时从动导杆3将处于 停歇状态，从而实现 了从动件的间歇摆动 。
平面连杆机构及设计
二、平面连杆机构的作用
c. 实现较远距离的传动 如自行车的手闸，锻压机
设计时选用哪种方法，应视具体情况来决定
平面连杆机构及设计
实wenku.baidu.com法
实验法通常用 于设计运动要 求比较复杂的 连杆机构，或 者用于对机构 进行初步设计。
平面连杆机构及设计
§3-2 平面四杆机构的基本型 式及其演化
平面连杆机构及设计
一、铰链四杆机构
在平面连杆机构中，结构最简单的且应用最 广泛的是由4个构件所组成的平面四杆机构， 其它多杆机构可看成在此基础上依次增加 杆组而组成。
平面连杆机构及设计
三、设计的基本问题
如：鹤式起重机 工作要求连杆上吊钩滑轮中心E点的轨迹为一
直线，以避免被吊运的物体作上下起伏 。 这类设计问题通常称为轨迹生成机构的设计 设计方法： 大致可分为图解法、解析法、实验法三类
平面连杆机构及设计
图解法
解析法
直观性强、简单易 解析法精度较 行。对于某些设计 高，但计算量 往往比解析法方便 大，目前由于 有效，它是连杆机 计算机及数值 构设计的一种基本 计算方法的迅 方法。设计精度低，速发展，解析 不同的设计要求， 法已得到广泛 图解的方法各异。 应用。 对于较复杂的设计 要求，图解法很难 解决。
第三章 平面连杆机构及其 设计
平面连杆机构及设计
基本要求:
1.了解平面四杆机构的基本型式，掌握其演化方法。 2.掌握平面四杆机构的工作特性。 3.了解连杆机构传动的特点及其功能。 4.掌握平面连杆机构运动分析的方法，学会将复杂的
平面连杆机构的运动分析问题转化为可用计算机解 决的问题。 5.了解平面连杆机构设计的基本问题，熟练掌握根据 具体设计条件及实际需要，选择合适的机构型式和 合理的设计方法，解决具体设计问题。
平面连杆机构及设计
一、平面连杆机构的特点
3、在主动件运动规律不变的情况下，只要改 变连杆机构各构件的相对尺寸，就可以使 从动件实现不同的运动规律和运动要求。
4、连杆曲线具有多样性。连杆机构中的连杆， 可以看作是在所有方向上无限扩展的一个 平面，该平面称为连杆平面。在机构的运 动过程中，固接在连杆平面上的各点，将 描绘出各种不同形状的曲线，这些曲线称 为连杆曲线。