机械原理课件英文版 叶仲和 蓝兆辉 Lecture4-3(平面连杆机构).
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《机械原理平面机构运动简图》PPT课件讲义
机构具有确定运动的条件： F＞0且当F=主动件数目。
三、计算自由度时应注意的问题
1.复合铰链——两个以上的构件在同一处用转动副连接。
2 1
k个构件用复合铰链连接， 则转动副数目为:（k-1)
3
1
2
3
例：计算n圆=7盘, 锯主体机构的自由度。 解： A、B、C、D处有复合铰链，
PL=10 F=3n-2 PL-PH =3×7-2×10-0
例：绘制冲床机构的运动简图。
§2-3 平面机构的自由度
一、机构的自由度 1.自由度及约束
自由度——机构或构 件所具有的独立运动参数的 数目。
约束——对独立运动的 限制。 一个作平面运动的 自由构件具有三个 自由度。
2.平面机构自由度计算
构件组成运动副后，其 独立运动受到约束，自由度 将减少。
移动副：引入两个约束 （一个移动、一个转动）
以图2.10 所示，一偏心轮曲柄滑块机构为例，说明机 构运动简图的绘制方法。
图2.10 偏心轮曲柄滑块机构 图2.11 对应的机构运动简图
例题2.12：绘制图示颚式破碎机的运动简图 分析：该机构有6个构件和7个转动副。
图2.12 颚式破碎机构
图2.13 对应的机构运动简图
例：绘制机构运动简图。
=1
2.局部自由度——与整 个机构运动无关的自由度（ 即多余的）。
计算时，应排 除局部自由度。
常见于凸轮机构滚子从动件以及类似将滑动摩擦变为滚 动摩擦的情况中。
3.虚约束——对机构的运动不产生实际约束效果的重复约 束。
计算时，应除取虚约束（包括有关的构件及运动副）
虚约束常见于以下情况(：虚约束）1'
1
（1）两构件之间形成多个导路平行的移动副。
三、计算自由度时应注意的问题
1.复合铰链——两个以上的构件在同一处用转动副连接。
2 1
k个构件用复合铰链连接， 则转动副数目为:（k-1)
3
1
2
3
例：计算n圆=7盘, 锯主体机构的自由度。 解： A、B、C、D处有复合铰链，
PL=10 F=3n-2 PL-PH =3×7-2×10-0
例：绘制冲床机构的运动简图。
§2-3 平面机构的自由度
一、机构的自由度 1.自由度及约束
自由度——机构或构 件所具有的独立运动参数的 数目。
约束——对独立运动的 限制。 一个作平面运动的 自由构件具有三个 自由度。
2.平面机构自由度计算
构件组成运动副后，其 独立运动受到约束，自由度 将减少。
移动副：引入两个约束 （一个移动、一个转动）
以图2.10 所示，一偏心轮曲柄滑块机构为例，说明机 构运动简图的绘制方法。
图2.10 偏心轮曲柄滑块机构 图2.11 对应的机构运动简图
例题2.12：绘制图示颚式破碎机的运动简图 分析：该机构有6个构件和7个转动副。
图2.12 颚式破碎机构
图2.13 对应的机构运动简图
例：绘制机构运动简图。
=1
2.局部自由度——与整 个机构运动无关的自由度（ 即多余的）。
计算时，应排 除局部自由度。
常见于凸轮机构滚子从动件以及类似将滑动摩擦变为滚 动摩擦的情况中。
3.虚约束——对机构的运动不产生实际约束效果的重复约 束。
计算时，应除取虚约束（包括有关的构件及运动副）
虚约束常见于以下情况(：虚约束）1'
1
（1）两构件之间形成多个导路平行的移动副。
机械原理课件英文版 叶仲和 蓝兆辉 Lecture4-4(平面连杆机构)
4.4 Dimensional Synthesis of Four-bar Linkages
但是，设计的机构不能使连杆通过3个指定位置。
C 1(F1) B 1 E1) (
B 2(E 2)
A
D
C 2( F2 )
C 3( F3) B 3(E 3)
4.4 Dimensional Synthesis of Four-bar Linkages
②在所有位置，BCEF构成的 四边形的形状都应该完全相同
F2 F3
F1
构建四边形
B2C2F2E2 ≌B1C1F1E1, 得到点 B2，C2.
C1 C2
E2 B2 C3 E1 B1 E3 B3
构建四边形
B3C3F3E3 ≌B1C1F1E1,
得到点 B3，C3.
4.4 Dimensional Synthesis of Four-bar Linkages
F2 F3 E2 F1
分析：
A
E1
D
显然，B和C不能任取， 否则，B的三个位置 点的圆心不会刚好是 A； C的三个位置点 的圆心不会刚好是D。
E3
4.4 Dimensional Synthesis of Four-bar Linkages
证明： 若假设B1 、 C1任取。
F2 F3 E2 F1
C1
E1F1A代表圆周点 A相对于参考系EF 的第一个相对位置 (未画）
F1
E3F3A代表圆周点 A相对于参考系EF 的第三个相对位置。
A
E1
D
E3
4.4 Dimensional Synthesis of Four-bar Linkages
F2 F3 E2 A' 3 E1 F1
机械原理四连杆机构 ppt课件
ppt课件
12
1．急回运动
如图4-4所示为一曲柄摇杆机构， 其曲柄AB在转动一周的过程中，有两 次与连杆BC共线。在这两个位置，铰 链中心A与C之间的距离AC1和AC2分别 为最短和最长，因而摇杆CD的位置C1D 和C2D分别为其两个极限位置。摇杆在
两极限位置间的夹角称为摇杆的摆角。
ppt课件
13
有时死点来实现工作，如图4-6所示
工件夹紧装置，就是利用连杆BC与摇杆
CD形成的死点，这时工件经杆1、杆2传
给杆3的力，通过杆3的传动中心D。此力
则这时连杆加给曲柄的力将通过铰链中
心A，即机构处于压力角=90（传力角 =0）的位置时，驱动力的有效力为0。
此力对A点不产生力矩，因此不能使曲柄 转动。机构的这种位置称为死点。
ppt课件
25
死点会使机构的从动件出现卡死或 运动不确定的现象。可以利用回转机构 的惯性或添加辅助机构来克服。如家用 缝纫机中的脚踏机构，图4-3a。
23
若BCD由锐角变钝角，机构运 动将在BCD(min)和BCD(max)位置两次 出现传动角的极小值。两者中较小的
一个即为该机构的最小传动角min。
ppt课件
24
3．死点
对于图4-4所示的曲柄摇杆机构，如 以摇杆3 为原动件，而曲柄1 为从动件， 则当摇杆摆到极限位置C1D和C2D时，连 杆2与曲柄1共线，若不计各杆的质量，
非传动机构，<40，但不能过小。
ppt课件
21
确 定 最 小 传 动 角 min 。 由 图 4-5 中
∆ABD和∆BCD可分别写出
BD2=l12+l42-2l1l4cos BD2=l22+l32-2l2l3cosBCD
机械原理作业答案 叶仲和 蓝兆辉版
Fig2-4(a)
I
Redundant
H
constraint
J
G
KF
D
3
2
C
4
E
56
B 1A
Fig2-4(b)
解： (1)红线内的构件为重复结构，构成虚约束。 (2)去掉以上构件后，C 仍为构件 2、3、4 的复合铰链。 (3)滑块 5 与机架 6 之间为移动副。 F= 3n-2PL-Ph =3×5–2×7=1
解：
C
43
2
B1
8
A
D
E6
(a) C 为构件 2、3、4 的复合铰链。 (b) C 处有两个转动副和两个移动
副。 E 处有一个转动副和两个移 动副。
F= 3n-2PL-Ph =3×7 –2×10=1 注意：E 不是复合铰链！
7
Fig2-6(a)
5 AB=CD BC=AD 4
C
B2
1
3
A
D
B2 1
A
5
（3）当 EFG 为原动件时，
B
D
2
A
1 E4
8
5 F
G6
C 3
7 H
类型
杆号 内副
外副
III级杆组 1,2,3,4 B,D,转C A,E,移C 3-8
RRP
6,7
转H
G,移H7-8
Name
Class Student No.
Date
2-8 Make the structural analysis for the mechanism shown in Fig2-8.
B 1
( P16 )
2
12 3
机械专业英语图解教程
diestock
differential gear
disc brake drilling machine expanded metal
dowel
drawing board
drift
drill
dog clutch plate clutch clutch
faceplate
feeler gauge
90 0 dial gauge
常用工具 机械零部件和机构
abrasive disc
adjustable spanner
Allen key
angle iron (plate)
anivil
arbor
ball bearing
bandsaw
bifurcated rivet
beam compass belt
brace
breast drill
washer
worm
worm wheel
worm gear
water-cooled engine
workbench
grinding machine
gear train
spur gear
spiral(helical) gear
gouge
gear cutter
grub screw
knob gudgeon pin shaft
piston ring 活塞环
poppet valve 气门 提升阀
power hammer 气锤
press 冲床 压力机
80 120
40
160
/m3 200
pressure gauge 压力表
propeller 螺旋桨
propeller shaft 传动轴
机械原理四连杆机构全解PPT课件
第37页/共87页
§4-2 铰链四杆机构的演化
一、铰链四杆机构的曲柄存在条件 铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构各杆的相对长度和机架的选
择。如图4-13所示的机构中，杆1为曲柄，杆2为连杆，杆3 为摇杆，杆4为机架， 各杆长度以l1、l2、l3、l4表示。为了保证曲柄1整周回转，曲柄1必须能顺利通过与 机架4共线的两个位置AB’和AB’’。
第51页/共87页
2．导杆机构 图4-16a）所示为曲柄滑块机构。
若取曲柄为机架，则为演变为导 杆机构，如图4-16b）所示。
若AB<BC，则杆2和杆4均可作整周回转，故称为转动导杆机构。若AB>BC，则杆4 均只能作往复摆动，故称为摆动导杆机构。
第52页/共87页
图4-17牛头刨床的摆动导杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构 双摇杆机构
第5页/共87页
一、 曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆，一个为曲柄，另一个为摇杆，则 此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。
图4-2所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。曲柄1缓慢地匀速转 动，通过连杆2使摇杆3在一定的角度范围内摇动，从而调整天线俯仰角的大小。
第19页/共87页
在实际应用中，为度量方便起见，
常用压力角的余角来衡量机构传力性 能的好坏，称为传力角。显然值越大 越好，理想情况是=90。
一般机械中，=40~50。
大功率机构，min=50。
非传动机构，<40，但不能过小。
第20页/共87页
确 定 最 小 传 动 角 min 。 由 图 4-5 中
第25页/共87页
图4-6 利用死点夹紧工件的夹具
第26页/共87页
二、双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。
§4-2 铰链四杆机构的演化
一、铰链四杆机构的曲柄存在条件 铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构各杆的相对长度和机架的选
择。如图4-13所示的机构中，杆1为曲柄，杆2为连杆，杆3 为摇杆，杆4为机架， 各杆长度以l1、l2、l3、l4表示。为了保证曲柄1整周回转，曲柄1必须能顺利通过与 机架4共线的两个位置AB’和AB’’。
第51页/共87页
2．导杆机构 图4-16a）所示为曲柄滑块机构。
若取曲柄为机架，则为演变为导 杆机构，如图4-16b）所示。
若AB<BC，则杆2和杆4均可作整周回转，故称为转动导杆机构。若AB>BC，则杆4 均只能作往复摆动，故称为摆动导杆机构。
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图4-17牛头刨床的摆动导杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构 双摇杆机构
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一、 曲柄摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两个连架杆，一个为曲柄，另一个为摇杆，则 此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。
图4-2所示为调整雷达天线俯仰角的曲柄摇杆机构。曲柄1缓慢地匀速转 动，通过连杆2使摇杆3在一定的角度范围内摇动，从而调整天线俯仰角的大小。
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在实际应用中，为度量方便起见，
常用压力角的余角来衡量机构传力性 能的好坏，称为传力角。显然值越大 越好，理想情况是=90。
一般机械中，=40~50。
大功率机构，min=50。
非传动机构，<40，但不能过小。
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确 定 最 小 传 动 角 min 。 由 图 4-5 中
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图4-6 利用死点夹紧工件的夹具
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二、双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。
机械原理 平面连杆机构及设计PPT教学课件
3
16
曲柄滑块机构
1) 偏置曲柄滑块机构
B2 1 A
C3 e
2) 对心曲柄滑块机构
B
1
2
A
.
C3
17
曲柄移动导杆机构
2 B
1
A
C3
B2
1 3
A
正弦机构
s
s l.AB sin
18
2、取不同构件为机架（机构倒置）
1）铰链四杆机构的倒置
.
19
.
20
2）单滑块机构的倒置
曲柄滑块机构
曲柄转动导杆机构
在连架杆中，能绕其 轴线回转360°者称为曲 柄；仅能绕其轴线往复 摆动者称为摇杆。
1）曲柄摇杆机构：一个连架杆为曲柄，另一个为摇杆。 2）双曲柄机构：两连架杆均为曲柄。 3）双摇杆机构：两连架杆均为摇杆。
.
15
二、平面四杆机构的演变
1、转动副转化为移动副
2
1
3
4
铰链四杆机构
曲柄滑块机构
2
1 4
.
注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：
最长杆的杆长 < 其余三杆长度之和。
.
33
曲柄滑块机构有曲柄的条件
B
a
b
C’
C
e
A
b a
B’
显然，需满足:
a+e ≤ b
.
34
B a
b C”
e
B’
B”
A
C C’
.
35
导杆机构有曲柄的条件
.
36
摆动导杆机构有曲柄的条件
d-a d
机械原理全套ppt课件
机械原理
沈阳航空工业学院
16
沈阳航空航天大学
机械原理
第8章 平面连杆机构及其设计
1.铰链四杆机构有曲柄的条件
（1）周转副的条件 （2）铰链四杆机构有曲柄的条件
① 各杆长度应满足杆长条件； ② 最短杆为连架杆或机架。
例:铰链四杆机构 1）各杆长度满足杆长条件
结论：
2）各杆长度不满足杆长条件
如果铰链四杆机构各杆长度满足杆长条件，当最短杆为连
（3）满足预定的轨迹要求
即要求在机构的运动过程中，连杆上某些点的轨迹能满足预 定的轨迹要求。
鹤式起重机 搅拌机构
连杆机构的设计方法有：图解法、解析法和实验法。
2. 用解析法设计四杆机构
（1）按预定的运动规律设计
1）按预定的两连架杆对应的位置设计 例1
2）按期望函数设计四杆机构
例2
（2）按预定的连杆位置设计
飞机起落架收放机构
折叠式桌的折叠机构
夹具
机械原理
沈阳航空工业学院
21
沈阳航空航天大学
机械原理
第8章 平面连杆机构及其设计
5.铰链四杆机构的连杆曲线
在四杆机构运动时，其连杆平面上的每一点均描绘出一条 曲线，称为连杆曲线(coupler curves)
B型
水滴型
面包型
瘦长型
机械原理
伪椭圆型
三角型
沈阳航空工业学院
a）已知连杆两个预定位置
b）已知连杆三个预定位置
c）已知连杆四个预定位置
机械原理
沈阳航空工业学院
26
沈阳航空航天大学
机械原理
第8章 平面连杆机构及其设计
(1)按连杆预定位置设计四杆机构
1 )假设活动铰链B、C已知，求固定铰链A、D
机械原理中英文对照ppt课件
1
1 Composition and Mobility of Planar Mechanisms
Planar mechanism Mobility Links Kinematic pairs Joints Elements Revolute Hinge Slider Cam pair Compound hinge Local DOF
摩擦 磨损 载荷 行程 推程 回程 休止 远休止 近休止 位移 速度 加速度
4
3 Continued
Jerk Base circle Angular velocity Oscillating angle Center distance Constant Polynomial Rigid impulse Soft impulse Pressure angle
反演 急回机构 摆角 压力角 传动角 死点 行程 回程 中点 垂线 平行四边形 机构 摇杆极位
3
3 Analysis and Synthesis of Cam Mechanisms
Cam Follower Translate Oscillate Roller Knife-edge follower Flat-faced follower In-line Offset Profile Contact stress现方式做保护处理对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑并不能对任何下载内容负责
0 Introduction
Machinery Machine Mechanism Link Kinematic pair Linkage
机械 机器 机构 构件 运动副 连杆（机构）
Geneva
日内瓦（瑞士） Motion cycle
Ratchet mechanism 棘轮机构
1 Composition and Mobility of Planar Mechanisms
Planar mechanism Mobility Links Kinematic pairs Joints Elements Revolute Hinge Slider Cam pair Compound hinge Local DOF
摩擦 磨损 载荷 行程 推程 回程 休止 远休止 近休止 位移 速度 加速度
4
3 Continued
Jerk Base circle Angular velocity Oscillating angle Center distance Constant Polynomial Rigid impulse Soft impulse Pressure angle
反演 急回机构 摆角 压力角 传动角 死点 行程 回程 中点 垂线 平行四边形 机构 摇杆极位
3
3 Analysis and Synthesis of Cam Mechanisms
Cam Follower Translate Oscillate Roller Knife-edge follower Flat-faced follower In-line Offset Profile Contact stress现方式做保护处理对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑并不能对任何下载内容负责
0 Introduction
Machinery Machine Mechanism Link Kinematic pair Linkage
机械 机器 机构 构件 运动副 连杆（机构）
Geneva
日内瓦（瑞士） Motion cycle
Ratchet mechanism 棘轮机构
机械原理英文课件：Chapter7 intermittent mechanisms间歇机构
当摇杆顺时针摆动时，棘爪插入棘轮的齿内，使棘轮同时转过一定角度。
automatic indexing of Puncher
冲床自动转位
For every move of the slider (i.e. punch), rocker BO reciprocating swings once driven by the coupler BC. The ratchet pawl hinged on the rocker at point A push (connected with the work bench) rotates a certain angle (i.e. turned a station). The transposition requirement is completed.
Ratchet mechanism of the rare shaft of the
bike 自行车后轴上的棘轮机构
Revolution: pawl action is changed 改变棘爪的运动
Changing the ratchet cover plate position
改变棘轮遮板位置
between the pawl and the ratchet surface It has no noise to transmit motion
Silent ratchet mechanisms摩擦式棘轮机构
(2) Silent ratchet mechanism
The pawls are rollers located between the star wheel and toroid. If the star wheel rotates counterclockwise, and the frictional force causes the rollers to
automatic indexing of Puncher
冲床自动转位
For every move of the slider (i.e. punch), rocker BO reciprocating swings once driven by the coupler BC. The ratchet pawl hinged on the rocker at point A push (connected with the work bench) rotates a certain angle (i.e. turned a station). The transposition requirement is completed.
Ratchet mechanism of the rare shaft of the
bike 自行车后轴上的棘轮机构
Revolution: pawl action is changed 改变棘爪的运动
Changing the ratchet cover plate position
改变棘轮遮板位置
between the pawl and the ratchet surface It has no noise to transmit motion
Silent ratchet mechanisms摩擦式棘轮机构
(2) Silent ratchet mechanism
The pawls are rollers located between the star wheel and toroid. If the star wheel rotates counterclockwise, and the frictional force causes the rollers to
机械原理英文课件：introduction
差） Measurement（测量） Surface Roughness（表面粗糙度） Dimensional Chain（尺寸链）
Contents of Mechical Principle
Structural analysis of planar mechanisms（平面机构 的结构分析）
The shuttle casts Harbert Space Telescope using mechanical arm
Spider mine detection robot
Micro mechanical components of micron(微米) size are made by lithography technology（光刻技术）
Engineering drawing(工程制图) Interchangeability and measurement
basis（互换性与测量技术基础） Mechanical principal（机械原理） Mechanical component（机械零件）
Engineering drawing
Organization of the Course
1. Class Instruction 2. Homework & Presentation 3. A Lot of Experiments 4. Simple Projects & Research Reports 5. Discussion & Communication 6. No Examination or quiz
Tolerance
Mechanical principal
Mechanism of pestle rice捣米机构 Zhang Heng’s seismograph张衡地动仪 Du Shi’s Water drainage杜诗水排
Contents of Mechical Principle
Structural analysis of planar mechanisms（平面机构 的结构分析）
The shuttle casts Harbert Space Telescope using mechanical arm
Spider mine detection robot
Micro mechanical components of micron(微米) size are made by lithography technology（光刻技术）
Engineering drawing(工程制图) Interchangeability and measurement
basis（互换性与测量技术基础） Mechanical principal（机械原理） Mechanical component（机械零件）
Engineering drawing
Organization of the Course
1. Class Instruction 2. Homework & Presentation 3. A Lot of Experiments 4. Simple Projects & Research Reports 5. Discussion & Communication 6. No Examination or quiz
Tolerance
Mechanical principal
Mechanism of pestle rice捣米机构 Zhang Heng’s seismograph张衡地动仪 Du Shi’s Water drainage杜诗水排
Chapter 4 Planar Linkage Mechanisms (平面连杆机构)
Chapter 4 Planar Linkage Mechanisms (平面连杆机构) § 4.1 Characteristics(特性) of Planar Linkage Mechanisms
Linkage mechanisms are lower-pair mechanisms. The main practical advantage of lower pairs over higher pairs is: (1)The contact pressure(压强) is lower. (2) Better ability to trap(围圈) lubricant(润滑剂) between enveloping(包容) surfaces. (3) The lower pair elements are easy to manufacture. As a result, the linkage is preferred(首选的) for low wear and heavy load situations.
B
2 2 4 4
C C
3 3
B B
2 2 4 4
C C
3 3
1
A
1 1
D D
Crank-rocker Crank-rocker
A A Double-crank Double-crank
D D
B B
22 44
C C
33
B
2 4
C
3
1
1
1
D D
A
D
A A
Crank-rocker Double-crank
B
2 4
C
3
B
1 4
D
Linkage mechanisms are lower-pair mechanisms. The main practical advantage of lower pairs over higher pairs is: (1)The contact pressure(压强) is lower. (2) Better ability to trap(围圈) lubricant(润滑剂) between enveloping(包容) surfaces. (3) The lower pair elements are easy to manufacture. As a result, the linkage is preferred(首选的) for low wear and heavy load situations.
B
2 2 4 4
C C
3 3
B B
2 2 4 4
C C
3 3
1
A
1 1
D D
Crank-rocker Crank-rocker
A A Double-crank Double-crank
D D
B B
22 44
C C
33
B
2 4
C
3
1
1
1
D D
A
D
A A
Crank-rocker Double-crank
B
2 4
C
3
B
1 4
D
机械原理四连杆机构PPT教案
第6页/共87页
图4-2 雷达天线俯仰角调整机构
第7页/共87页
图4-3a所示为缝纫机的踏板机构 ，图b为其机构运动简图。摇杆3（原 动件）往复摆动，通过连杆2驱动曲 柄1（从动件）做整周转动，再经过 带传动使机头主轴转动。
第8页/共87页
图4-3 缝纫机的踏板机构
第9页/共87页
第10页/共87页
第53页/共87页
又如图4-18为牛头刨床回转导杆机 构，当BC杆绕B点作等速转动时，AD 杆绕A点作变速转动DE杆驱动刨刀作变 速往返运动。
第54页/共87页
图4-18回转导杆机构
第55页/共87页
3．摇块机构
构。
图4-16a）所示的为曲柄滑块机
若取杆2为固定件，即可得图 4-16c）所示的摆动滑块机构，或称摇 块机构。
满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个曲柄或没有曲柄，还需根据取何杆为 机架来判断。
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二、铰链四杆机构的演化
1．曲柄滑块机构 如图4-15a所示 的曲柄摇杆机构中，摇杆3上C点的轨迹是以D为圆心，杆
3的长度L3为半径的圆弧mm。如将转动副D扩大，使其半径等于L3，并在机架上按 C点的近似轨迹mm作成一弧形槽，摇杆3作成与弧形槽相配的弧形块，如图4-14b 所示。
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它可使从动件产生有效的回转力矩 ，显然Pt越大越好。而P在垂直于vc方向
的分力Pn=Psin则为无效分力，它不仅
无助于从动件的转动，反而增加了从动 件转动时的摩擦阻力矩。因此，希望Pn
越小越好。由此可知，压力角越小， 机构的传力性能越好，理想情况是=0
，所以压力角是反映机构传力效果好坏 的一个重要参数。一般设计机构时都必 须注意控制最大压力角不超过许用值。
图4-2 雷达天线俯仰角调整机构
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图4-3a所示为缝纫机的踏板机构 ，图b为其机构运动简图。摇杆3（原 动件）往复摆动，通过连杆2驱动曲 柄1（从动件）做整周转动，再经过 带传动使机头主轴转动。
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图4-3 缝纫机的踏板机构
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第10页/共87页
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又如图4-18为牛头刨床回转导杆机 构，当BC杆绕B点作等速转动时，AD 杆绕A点作变速转动DE杆驱动刨刀作变 速往返运动。
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图4-18回转导杆机构
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3．摇块机构
构。
图4-16a）所示的为曲柄滑块机
若取杆2为固定件，即可得图 4-16c）所示的摆动滑块机构，或称摇 块机构。
满足这个条件的机构究竟有一个曲柄、两个曲柄或没有曲柄，还需根据取何杆为 机架来判断。
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二、铰链四杆机构的演化
1．曲柄滑块机构 如图4-15a所示 的曲柄摇杆机构中，摇杆3上C点的轨迹是以D为圆心，杆
3的长度L3为半径的圆弧mm。如将转动副D扩大，使其半径等于L3，并在机架上按 C点的近似轨迹mm作成一弧形槽，摇杆3作成与弧形槽相配的弧形块，如图4-14b 所示。
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它可使从动件产生有效的回转力矩 ，显然Pt越大越好。而P在垂直于vc方向
的分力Pn=Psin则为无效分力，它不仅
无助于从动件的转动，反而增加了从动 件转动时的摩擦阻力矩。因此，希望Pn
越小越好。由此可知，压力角越小， 机构的传力性能越好，理想情况是=0
，所以压力角是反映机构传力效果好坏 的一个重要参数。一般设计机构时都必 须注意控制最大压力角不超过许用值。
机械原理课件英文版叶仲和蓝兆辉Lecture43平面连杆机构
ω 风
5
扇 摇
51
A2 B
ω21
头
机
3
构
1
D ω1 4
C
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
若 lmax + lmin = lb + lc, 则四个杆件的中心线可共线.
当四个杆件的中心线共线时，输出杆件的运动则不唯一。
该点称为转折点 change-points. 具有转折点的机构称为转折点 机构change-point mechanisms.
若将与最短杆AB相对的杆件CD作为机架，则该机构演变为 双摇杆机构
若以毗邻最短杆AB的构件AD或BC为机架，则该机构为曲柄 摇杆机构
B B B2B2 2
2C
3
CC
33
C
B3 B B
2B2 2
2 C CC 3 33
C
B3 BB
2B2 2
2 CCC C 3 33 3BBB
B222
2 CCC 333
C
3
1 11 1 4 44 4
1 11 1 4 44 4
111 1 444 4
111 1 444 4
A ACAraCnArkCa-nrrkaoCn-crkrkoa-ecnrrokkce-DkroecrDkeDrA DDAoADuobDulAeob-ulDcebr-olaceunr-backlnreak-nckDranDkDADAADoDuADobuolbeu-lDberlo-ercu-okrbcoelkcerek-DreorDcDkerADAACCraCrAnarkna-knrC-korr-coarkconekckrke-reorDcDkDer D
南京理工大学机械原理chapter4Planarlinkagemechanismppt课件
C
2
B
3
1 4
A
D
Unbalanced throw screen mechanism 惯性筛机构
平行四边形机构：Parallel-crank Mechanism
正平行四边形机构如天平称、机车联动机构、摄影 平台升降机构和播种料斗机构等。两曲柄等速转动
Antiparallel-crank Mechanism 反平行四边形机构：两对杆长度相等，但不平行。 当以长边为机架时，两曲柄等速反向转动。用于 车门开闭机构，如图所示。
(1)Replacing a revolute pair with a sliding pair
Slider-crank mechanism 曲柄滑块机构 （偏距e）
e≠0， Offset slider-crank mechanism 偏置曲柄滑块机构
e=0， Centric slider-crank mechanism 对心曲柄滑块机构
(a) Crank-rocker mechanism Foot operated sewing machine
雷达天线俯仰机构
(b) Double-crank mechanism
If one crank rotates at a constant speed, the other crank will rotate in the same direction at a varying(变化的) speed. 当主动曲柄匀速转动时，从动曲柄作变速转动。
c)crank and oscillating block mechanism摇块机构 Self-tipping vehicle自卸车辆
d)translating sliding-rod mechanism 移动导杆机构或定块机构
机械原理作业答案 叶仲和 蓝兆辉版
(3) Make the structural analysis for the mechanism when link EFG is regarded as
the driver.
Note: During structural analysis, list the assembly order of Assur groups, the
Date
2-3 Draw the kinematic diagram of the mechanism shown in Fig2-3.
6
H5
G
A
7 8
I
1
F
4
E
D
3
C B
2
5H 6
8
I
7
G A
1
F
E
4
D
3
B
C
2
Fig2-3
Name
Class Student No.
Date
2-4 Calculate the degree of freedom of the mechanisms shown in Fig2-4,and
解：
（1） F= 3n-2PL-Ph =3×7 –2×10=1 （2） 当 AB 为原动件时，
B
D
2
A
1 E4
8
5 F
G6
C 3
7 H
类型 杆号 内副 外副
第一杆组 RRP 2,3 转C2-3 B,移C3-8 第二杆组 RRR 4,5 E F,D 第三杆组 RRP 6,7 转H6-7 G,移H7-8
B 1
( P16 )
2
12 3
C
4
E (P12)
机械原理作业答案 叶仲和 蓝兆辉版
Class Student No.
Date
2-10 The schematic diagram of a mechanism designed by someone is shown in
Fig2-10. This mechanism should be able to transform a continuous rotation of link1
Fig2-4(a)
I
Redundant
H
constraint
J
GLeabharlann KFD32
C
4
E
56
B 1A
Fig2-4(b)
解： (1)红线内的构件为重复结构，构成虚约束。 (2)去掉以上构件后，C 仍为构件 2、3、4 的复合铰链。 (3)滑块 5 与机架 6 之间为移动副。 F= 3n-2PL-Ph =3×5–2×7=1
(1) Calculate the degree of freedom of the mechanism, and point out what should
be paid attention to during the calculation.
(2) Make the structural analysis for the mechanism.
4
C
6
3
D
Fig2-6(b)
解： 当构件尺寸任意时，构件 2 作平面复杂运动，而杆 4 与机架间组成移动副，
所以杆 4 仅作平动。因此，构件 2 和构件 4 之间有相对转动。因此，应该有构 件 6，并且构件 4 和 6 之间有转动副，如右图所示。
当 AB＝CD 且 BC＝AD 时，杆 2 仅作平动。杆 4 与机架间组成移动副， 所以杆 4 也仅作平动。这样，构件 2 和构件 4 之间就没有相对转动，只有相对 移动。即：构件 4 和构件 6 之间就没有相对转动了，因此，可将构件 6 与构件 4 焊接起来（去掉构件 6），如左图所示。
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4.3.2 压力角Pressure Angle () 和传动角 Transmission
Angle ()
1、压力角
B A
若不考虑各运动副中
C
的摩擦力及构件重力和惯
性力的影响，则由主动件
AB经连杆BC传递到输出
构件CD上C点的力F的方
向？
D
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
压力角 和传动角 必须画在从动件上； 对于同一运动链，选择不同的构件作机架，则压力角 和传动角 会发生改变。
Fr
F
C
Ft VC
C
VB
B
B
F
A
D
A
D
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
对于曲柄滑块机构，若曲柄是原动件，滑块是输出件， 则连杆BC与滑块的导路所成的锐角为压力角，其余角为传
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
在偏置曲柄滑块机构中，若要杆件AB能够相对机架作整周 回转，必须满足：
曲柄AB的长度 a + 偏距 e < 连杆BC的长度 b
B' B
a
e Ab
C
C'
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
在机构运动过程中， 压力角 和传动角 随着机构位置的
改变而变化.
为了保证机构具有良好的传力性能，需要限制：
压力角max≤ 40o，min≥50o . 所以需要找到 和 的极值.
Fr C
F Ft V C
B
A
D
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
e
A max
C'
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
3
1 11 1 4 44 4
1 11 1 4 44 4
111 1 444 4
111 1 444 4
A ACAraCnArkCa-nrrkaoCn-crkrkoa-ecnrrokkce-DkroecrDkeDrA DDAoADuobDulAeob-ulDcebr-olaceunr-backlnreak-nckDranDkDADAADoDuADobuolbeu-lDberlo-ercu-okrbcoelkcerek-DreorDcDkerADAACCraCrAnarkna-knrC-korr-coarkconekckrke-reorDcDkDer D
4.3.2 压力角Pressure Angle () 和传动角 Transmission
Angle ()
1、压力角
F
C
B
A
D
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
4.3.2 压力角Pressure Angle () 和传动角 Transmission
B
C2' C
A
B1 D
C1
B2
C2
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
机构 AB2C2D 称为平行曲柄机构 parallel-crank mechanism； 机构 AB2C2D 称为反平行曲柄机构 antiparallel-crank mechanism.
C C"
B" C'
A
D
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
非格拉晓夫连杆机构
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
但是，在某些双摇杆机构中，连杆可以相对其他构件作整 周运动，该机构称为格拉晓夫双摇杆机构。
4.3.3 Toggle(肘节) Positions and Dead-points
图示曲柄摇杆机构，当曲柄AB和连杆BC共线时，摇杆 DC 到达其运动极限位置DC1 和 DC2。
ω1 A
C2
C1
b
c
a B2
d
D
B1
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
Angle ()
1、压力角
Fr C
F Ft V C
B
A
D
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
力F与速度vC方向所成的锐角 acute angle称为机构在该点处
的压力角pressure angle 。用字母 表示。
Fr C
F Ft V C
ω 风
5
扇 摇
51
A2 B
ω21
头
机
3
构
1
D ω1 4
C
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
若 lmax + lmin = lb + lc, 则四个杆件的中心线可共线.
当四个杆件的中心线共线时，输出杆件的运动则不唯一。
该点称为转折点 change-points. 具有转折点的机构称为转折点 机构change-point mechanisms.
a d b c a b c d a c b d
最短杆长度+任一杆长度<其余两杆长度之和 铰链四杆机构具有曲柄的条件（格拉晓夫准则）
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
格拉晓夫准则也可表示成:最短杆长度+最长杆长度<其余两杆
a d b c a b c d a c b d
a c a b a d
C C2
b
B
C1
c
a
f
A B2
D
B1
d
fmin =d-a
fmax=d+a
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
a c
a
b
a d
曲柄必是曲柄滑块机构中的最短杆。
将力F分解为相互垂直的两个分力：
切向力F t ——推动从动件CD运动的有效力 径向力F r——铰链附加压力，加速铰链的摩擦磨损，有害力
Ft F cos F sin Fr F sin F cos
Fr C
F Ft V C
压力角 ↓， 传动角 ↑,有 B
效力↑
A
D
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
注意: 摇杆DC的运动极限位置不同于 min 出现的位置.
C
C
AB
γm'in
B
DA
γmin
D
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
偏置曲柄滑块机构中，滑块的运动极限位置也与其min 出现的位
置不同.
B1 a A
e
B2
b
C1
H
C2
B'
b
a
min
∵ 压力角 <90o，传动角 =90o- ∴ < 90o.
若 BCD < 90o, 则 =BCD.
若 BCD >90o, 则 = 180o- BCD.
Fr
F
γα
C
Ft
VC
γ
B
B
VC
αF
C
γ
A
D
A
D
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
B
C2' C
A
B1 D
C1
B2
C2
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
如何解决转折点的存在所引起的运动不确定性？ 可在曲柄的轴上装飞轮，增加惯性
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
4.3.1 格拉晓夫准则Grashof Criterion (铰链四杆机构具有曲柄的条件)
假设：现需要设计一曲柄摇杆机构ABCD, 希望连架杆AB是曲柄，
而CD是摇杆。
C
要使此瞬时阿苏尔杆
b
B
f
组BC、CD能够组装在 其外副B、D上，必须
4.3 Characteristics Analysis of Four-bar Linkages
若 lmax + lmin > lb + lc, 则机构不满足格拉晓夫准则，该机构称为 非格拉晓夫连杆机构, 即该机构中没有连架杆能够作相对整周旋 转，而且该机构所有倒置的型式均为双摇杆机构。
B' B
表 4-1 铰链四杆机构的类型准则
长度 lmax + lmin < lb + lc lmax + lmin > lb + lc lmax + lmin = lb + lc 机架
Grashof
Non-Grashof Change-point