平面连杆机构2分析教学内容
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转角： 1
DC1DC2
t1
运动：AB2AB1 DC2DC1
C1
b
c
1
B2
b
a
a
A 2
d
B1
C2
c
D
时间：t 2
t2
转角： 2
1 2
通常把从动件往复运动平均速度的比值(大于1)称为行程 速比系数，用K表示。
t1 t2 v2 v1
Kv v1 2C C ¼ ¼ 1 1C C 2 2//tt1 2tt1 2 1 2// 1 1 1 21 18 80 0o o
曲柄滑块机构
导杆机构
摇块机构
定块机构
设计方法 2-4 平面四杆机构的设计
图解法、解析法和实验法
炉门
用图解法设计四杆机构
1. 按连杆预定位置设计四杆机构
观察分析:
◆ 炉门不可能是连架杆，只能是连
E2
杆
◆ 只对此两位置的准确性有要求
炉膛 E1
◆ 所要解决的问题是寻找A、B、C、D，即各杆杆长 根据所给定条件的不同，有两种情况： a. 已知连杆位置及活动铰链找固定铰链 b. 已知连杆位置及活动铰链找固定铰链
◆整转副是由最短杆与其邻边组成
整转副
b
a d
整转副
摆转副
c
摆转副
双曲柄机构
曲柄摇杆机构
双摇杆机构
整转副
b
a d
整转副
摆转副
c
摆转副
如果最短杆与最
长杆长度之和小于其 余两杆的长度之和， 由于曲柄是连架杆， 整转副处于机架上才 能形成曲柄
1）取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，故得双曲柄机构。
2）取最短杆的邻杆为机架时，机架上只有一个整转副，故得曲柄 摇杆机构。
3）取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，故得双摇杆机构。
如果最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆的长度之 和，机构中不存在整转副，无论取哪个杆作机架，只能得 到双摇杆机构。
2-3平面连杆机构的演化
人们认为所有的四杆机构都是由四杆机构的基本形式演化来得。
一、改变运动副的形式 （转动副转化为移动副）
平面连杆机构2分析
2-1铰链四杆机构的基本形式和特征
组成
一、铰链四杆机构的基本形式
机架 连架杆——与机架连接的构件
曲柄——作整周回转的连架杆 摇杆——作来回摆动的连架杆连杆
连杆——未与机架连接的构件
四杆 机构 可分 为
连架杆
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 曲柄
双摇杆机构
机架
连架杆 摇杆
二、曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构
连杆曲线
M1
M
M2
B
φ A
连杆
D M3
1. 急回运动
在曲柄等速回转的情 况下，通常将作往复运 动从动件速度快慢不同 的运动称为急回运动。
C1
b
c
1
B2
b
a
a
A 2
d
B1
C2
c
D
摆角
极位夹角
1. 急回运动
主动件a
从动件c
运动：AB1AB2
时间：t 1
端位置， 90 0
B
C
C1
ω
C2
B2
A
d
D
B1
F α VB
如缝纫机脚踏板机构
避免死点位置的危害
火车轮 缝纫机加飞轮（带轮），小拖用惯性飞轮（发动机单缸）
死点位置的应用
夹具
飞机起落架
三、双曲柄机构
双曲柄机构
双曲柄机构
双曲柄机构最常用的是平行四边形机构 当两曲柄共线时，运动不确定
解决措施 加飞轮（在从动件上）
改变运动副类型 转动副变成移动
副
∞
改变构件相对尺
寸e＝0
改变构 件相对 尺寸
e
变转动副 为移动副
导杆机构
双转块杆机 构
B A
改变运动副类型 C
C
∞
定为机架 改变机架
θ
双滑块机 构
改变构 件相对 尺寸
正弦机 构
二、扩大铰链副
C B
A
D
B A
C D
B AA
C D
偏心轮机构
三、 取不同构件作为机架
加虚约束
四、双摇杆机构
三、双摇杆机构
2－2 铰链四杆机构有整转副的条件
C1
b
c
1
B2
b
a
a
A 2
d
B1
C2
c
D
铰链四杆机构有整转副的条件
b-acd adbc
b-adc
acdb
cdab abdc
C1
ab ac
a最短
b
c
1
B2
b
a
a d
a A 2
d
B1
C2
c
D
◆最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和 （格拉肖夫判别式）
利用急回性质缩短非工作时间 间接提高生产率，如牛头刨床
2、压力角和传动角
从动件上点受力方向与速度方向夹角称为压力角
切向力 F t 与速度同向有益应尽可能大，
F n 有害应尽可能小
Ft F cos
Fn F sin
越小越好，效
率越高，理想
B
b
＝0°
90
aφ d
A
称为传动角。
Fn
C
γ α
F
Ft
VC
c
D
显然γ值越大越好，理想γ＝90°
2、压力角和传动角
BD2 a2 d2 2adcos
BD2 b2 c2 2bccos
cosb2c2-a2d22adcos
2bc
δ max
90
90 180 b
B
a
Fn
Hale Waihona Puke Baidu
C
γ
α
F Ft
δ
Vc
c
δmin
A
d
D
3、死点位置
当摇杆为主动件，曲柄为从 动件时，曲柄摇杆机构的两极
AC1 b-a
AC2 ba
a AC2-AC1 2
b AC2 AC1 2
C1
E
D
A
A
C 2 90
本章结束
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DC1DC2
t1
运动：AB2AB1 DC2DC1
C1
b
c
1
B2
b
a
a
A 2
d
B1
C2
c
D
时间：t 2
t2
转角： 2
1 2
通常把从动件往复运动平均速度的比值(大于1)称为行程 速比系数，用K表示。
t1 t2 v2 v1
Kv v1 2C C ¼ ¼ 1 1C C 2 2//tt1 2tt1 2 1 2// 1 1 1 21 18 80 0o o
曲柄滑块机构
导杆机构
摇块机构
定块机构
设计方法 2-4 平面四杆机构的设计
图解法、解析法和实验法
炉门
用图解法设计四杆机构
1. 按连杆预定位置设计四杆机构
观察分析:
◆ 炉门不可能是连架杆，只能是连
E2
杆
◆ 只对此两位置的准确性有要求
炉膛 E1
◆ 所要解决的问题是寻找A、B、C、D，即各杆杆长 根据所给定条件的不同，有两种情况： a. 已知连杆位置及活动铰链找固定铰链 b. 已知连杆位置及活动铰链找固定铰链
◆整转副是由最短杆与其邻边组成
整转副
b
a d
整转副
摆转副
c
摆转副
双曲柄机构
曲柄摇杆机构
双摇杆机构
整转副
b
a d
整转副
摆转副
c
摆转副
如果最短杆与最
长杆长度之和小于其 余两杆的长度之和， 由于曲柄是连架杆， 整转副处于机架上才 能形成曲柄
1）取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，故得双曲柄机构。
2）取最短杆的邻杆为机架时，机架上只有一个整转副，故得曲柄 摇杆机构。
3）取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，故得双摇杆机构。
如果最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆的长度之 和，机构中不存在整转副，无论取哪个杆作机架，只能得 到双摇杆机构。
2-3平面连杆机构的演化
人们认为所有的四杆机构都是由四杆机构的基本形式演化来得。
一、改变运动副的形式 （转动副转化为移动副）
平面连杆机构2分析
2-1铰链四杆机构的基本形式和特征
组成
一、铰链四杆机构的基本形式
机架 连架杆——与机架连接的构件
曲柄——作整周回转的连架杆 摇杆——作来回摆动的连架杆连杆
连杆——未与机架连接的构件
四杆 机构 可分 为
连架杆
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 曲柄
双摇杆机构
机架
连架杆 摇杆
二、曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构
连杆曲线
M1
M
M2
B
φ A
连杆
D M3
1. 急回运动
在曲柄等速回转的情 况下，通常将作往复运 动从动件速度快慢不同 的运动称为急回运动。
C1
b
c
1
B2
b
a
a
A 2
d
B1
C2
c
D
摆角
极位夹角
1. 急回运动
主动件a
从动件c
运动：AB1AB2
时间：t 1
端位置， 90 0
B
C
C1
ω
C2
B2
A
d
D
B1
F α VB
如缝纫机脚踏板机构
避免死点位置的危害
火车轮 缝纫机加飞轮（带轮），小拖用惯性飞轮（发动机单缸）
死点位置的应用
夹具
飞机起落架
三、双曲柄机构
双曲柄机构
双曲柄机构
双曲柄机构最常用的是平行四边形机构 当两曲柄共线时，运动不确定
解决措施 加飞轮（在从动件上）
改变运动副类型 转动副变成移动
副
∞
改变构件相对尺
寸e＝0
改变构 件相对 尺寸
e
变转动副 为移动副
导杆机构
双转块杆机 构
B A
改变运动副类型 C
C
∞
定为机架 改变机架
θ
双滑块机 构
改变构 件相对 尺寸
正弦机 构
二、扩大铰链副
C B
A
D
B A
C D
B AA
C D
偏心轮机构
三、 取不同构件作为机架
加虚约束
四、双摇杆机构
三、双摇杆机构
2－2 铰链四杆机构有整转副的条件
C1
b
c
1
B2
b
a
a
A 2
d
B1
C2
c
D
铰链四杆机构有整转副的条件
b-acd adbc
b-adc
acdb
cdab abdc
C1
ab ac
a最短
b
c
1
B2
b
a
a d
a A 2
d
B1
C2
c
D
◆最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和 （格拉肖夫判别式）
利用急回性质缩短非工作时间 间接提高生产率，如牛头刨床
2、压力角和传动角
从动件上点受力方向与速度方向夹角称为压力角
切向力 F t 与速度同向有益应尽可能大，
F n 有害应尽可能小
Ft F cos
Fn F sin
越小越好，效
率越高，理想
B
b
＝0°
90
aφ d
A
称为传动角。
Fn
C
γ α
F
Ft
VC
c
D
显然γ值越大越好，理想γ＝90°
2、压力角和传动角
BD2 a2 d2 2adcos
BD2 b2 c2 2bccos
cosb2c2-a2d22adcos
2bc
δ max
90
90 180 b
B
a
Fn
Hale Waihona Puke Baidu
C
γ
α
F Ft
δ
Vc
c
δmin
A
d
D
3、死点位置
当摇杆为主动件，曲柄为从 动件时，曲柄摇杆机构的两极
AC1 b-a
AC2 ba
a AC2-AC1 2
b AC2 AC1 2
C1
E
D
A
A
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