第二章 连杆传动

C1 B A D A C’2 C C2 B1 B3 2 B2 3 D C1 C3 2 C2 3
C’1
C’
错序不连续
设计连杆机构时，应满足运动连续性条件。
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§2－4 平面四杆机构的设计
1.连杆机构设计的基本问题 2 用解析法设计四杆机构 2. 3.用作图法设计四杆机构 3.1按预定连杆位置设计四杆机构 3.2按两连架杆三组对应位置设计四杆机构 3 3按连杆上任意标志线的三组对应位置设计四杆机构 3.3 3.4按给定的行程速比系数K设计四杆机构
B 1 C2 D
小型刨床
A
牛头刨床
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(3)选不同的构件为机架
B 1 A 2 B 3 1 A 2 3
4 C 曲柄滑块机构 B 2 3 C 3
4 C 摇块机构
1 A
应用实例
A A 1 11 4 φ 4 A 1 4 A A 1 B 2 2 34 3 CC 3
4 C 导杆机构
4 2 B
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常以构件数命名： 常以构件数命名 四杆机构、多杆机构。 本章重点内容是介绍四杆机构。
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§2－2 平面四杆机构的类型和应用
1.平面四杆机构的基本型式
基本型式－铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它演变得到的
连杆 名词解释： 曲柄—作整周定轴回转的构件； 曲柄 连杆—作平面运动的构件； 摇杆—作定轴摆动的构件； 连架杆—与机架相联的构件； 周转副—能作360 相对回转的运动副； 摆转副—只能作有限角度摆动的运动副。 三种基本型式：
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例：选择双滑块机构中的不同构件 作为机架可得不同的机构
1 正弦机构 2 3 4
2 1 3
4
椭圆仪机构
(4)运动副元素的逆换 将低副两运动副元素的包容关系进行逆换，不影响两 构件之间的相对运动。
1 1 4 3 3 2 4 导杆机构
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2 摇块机构
§2－3 有关平面四杆机构的一些基本知识
摇杆
（1）曲柄摇杆机构 特征：曲柄＋摇杆 作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。如雷达天线。
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CC 2 B 1 A
3
33 D
4
3 2 1 4 摇杆主动
2 4 1
缝纫机踏板机构
雷达天线俯仰机构 曲柄主动 （2）双曲柄机构 特征 两个曲柄 特征：两个曲柄
作用：将等速回转转变为等速或变速回转。如惯性筛等。
C1C 2 /(180 )
A
V2 C1C 2 t 2 t1 180 K V1 C1C 2 t1 t 2 180 只要 θ ≠ 0 ， 就有 K>1 称K为行程速 为行程速比系数。 系数
且θ越大，K值越大，急回性质越明显。
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所以可通过分析机构中是否存在θ 以及θ的大小来判断机构是否有急 回运动或运动的程度。
180°＋θ ω
B
C2
CC
1
θ
B1 D D
曲柄摇杆机构3D
A A B2
当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置摆到C2D。 所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有：
t1 (180 ) /
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V1 C1C 2 t1 C1C 2 /(180 )
P P
A B
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E F
D C
G
也可以利用死点进行工作： 起落架、钻夹具等。
C D D A C B
P
γ B =0
B
B 2 2 C
C γ=0 33 4
P
飞机起落架
工件 A T
11 A
D D
F
钻ห้องสมุดไป่ตู้夹具
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5.铰链四杆机构的运动连续性 指连杆机构能否连续实现给定的各个位置。 可行域：摇杆的运动范围。 不可行域：摇杆不能达到的区域。 不可行域：摇杆不能达到的区域 设计时不能要求从一个可行域跳过不可行域进入另一个可行域。 称此为错位不连续。 称此为错位不连续
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给定的设计条件： 1)几何条件（给定连架杆或连杆的位置） 条件 给 连架 连 2)运动条件（给定K） 3)动力条件（给定γmin） 设计方法 解析法 图解法 设计方法：解析法、图解法 2 用解析法设计四杆机构 2. 思路：首先建立包含机构的各尺度参数和运动变量在内的解析 关系式 然后根据 知的运动变量求解所需的机构尺度参数 关系式，然后根据已知的运动变量求解所需的机构尺度参数。 1 )按预定的运动规律设计四杆机构
为避免在共线位置出现运动不确定， 采用两 机构错开排列 采用两组机构错开排列。
B’ A’ E’ F’ D’ C’ G’
A B
E F
D C
G
车门开闭机构 反平行四边形机构 --车门开闭机构
反向
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（3）双摇杆机构 特征 两个摇杆 特征：两个摇杆 应用举例：铸造翻箱机构、风扇摇头机构 特例：等腰梯形机构－汽车转向机构
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双滑块机构
正弦机构
(2)改变运动副的尺寸(改变连接曲柄和连杆的轴销直径)
(3)选不同的构件为机架
B 1 A 2 4 B 3 C 1 A
偏心轮机构
2 4 导杆机构
3 C 摆动导杆机构 转动导杆机构
曲柄滑块机构
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应用实例
D C 4 5 2 4 1 3 C C1
3 6 E
2 B A
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Pn C B A A B γ C γPα Pt D D P
由余弦定律有： ∠B1C1D＝arccos[b [ 2+c2-(d-a) ( )2]/ ]/2bc 若∠B1C1D≤90°,则 γ1＝∠B1C1D ∠B2C2D＝arccos[b2+c2-(d+a)2]/2bc 若∠B2C2D>90°, 则 γ2＝180°-∠B2C2D γmin＝[∠B1C1D, 180°-∠B2C2D]min 机构的传动角 般在运动 机构的传动角一般在运动 链最终一个从动件上度量。 B2 车门 v
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A D B’ C’ B C A
x B D C
y=logx 函数机构 飞机起落架 要求两连架杆转角对应
要求两连架杆的转角 满足函数 y y=logx logx
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A C E B D
B C D E
Q
Q A
鹤式起重机 要求连杆上E点的轨 迹为一条水平直线
搅拌机构 要求连杆上E点的轨 迹为一条卵形曲线
1.平面四杆机构有曲柄的条件 设a<d,连架杆若能整周回转，必有两次与机架共线 则由△B’C’D可得：三角形任意两边之和大于第三边 a+d≤b+c 则由△B”C”D可得： 最长杆与最短杆的长度之 和≤其他两杆长度之和 b≤( (d-a)+c ) 即: a+b≤d+c c≤(d-a)+ b 即: a+c≤d+b 将以上三式两两相加的： a≤b, a≤c, a≤d AB为最短杆 B’ 若设a>d，同理有： d≤a, a d≤b, b d≤c
B’ C’ C B C A D 风扇座 C C 电机 D
蜗轮 B B B A A A 蜗杆 蜗杆
D E E C
A
B
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2.平面四杆机构的演化型式 ( ) 改变构件的形状和运动尺寸 (1)
曲柄摇杆机构
曲柄滑块机构
偏心曲柄滑块机构 偏 曲柄滑块机构
s
φ
s=l l sin i φ
对心曲柄滑块机构
当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C2D,置摆到C1D， 所花时间为t2 ,平均速度为V2 ,那么有：
t 2 (180 ) / V2 C1C 2 t 2
C2
180°＋θω
C1 D
θ
B1
B2 180°-θ 因曲柄转角不同，故摇杆来回 摆动的时间不一样，平均速度 也不等 也不等。 并且：t1 >t2 V2 > V1 摇杆的这种特性称为急回运动。用以下比值表示急回程度： 种特性称 急 值 急 度
B A a b c D
d
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当满足杆长条件时，说明存在周转副，当选择不同的 构件作为机架时，可得不同的机构。如： 曲柄摇杆 曲柄摇杆、 双曲柄 双曲柄、 双摇杆机构 双摇杆机构。
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2.急回运动和行程速比系数 在曲柄摇杆机构中 当曲柄与连杆两次共线时 摇杆 在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆 位于两个极限位置，简称极位。 此两处曲柄之间的夹角θ 称为极位夹角。 称为极位夹角
对于需要有急回运动的机构，常常是根据需要的行程速比系数K, 先求出θ ，然后在设计各构件的尺寸。
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3.四杆机构的压力角与传动角 切向分力: Pt= Pcosα = Psinγ 法向分力: Pn= Pcosγ γ↑ →Pt↑ →对传动有利。 可用γ的大小来表示机构传动力性能的好坏, 的大小来表示机构传动力性能的好坏 称γ为传动角 为了保证机构良好的传力性能，设计时要求: γmin≥50° γmin出现的位置： 当∠BCD≤90°时， 当 时 γ＝∠BCD 当∠BCD>90°时， γ＝180 ＝180°- ∠BCD 当∠BCD最小或最大时， 都有可能出现γmin 此位置一定是： 主动件与机架共线两处之 主动件与机架共线两处之一。
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B 6 C 2 3 1 E A 4 D B’ D
C C’
B
A
惯性筛机构
AB = CD BC = AD 特例：平行四边形机构 特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动 实例：火车轮、摄影平台 、播种机料斗机构 、天平 香皂成型机 香皂成型机。