6连杆机构解析

2 4
3
1
A
D
两个连架杆均为曲柄
一般主动曲柄等速转动，从动曲柄变速转动。
惯性筛
二、平面四杆机构的基本形式
C B
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的分类： 根据连架杆 2、双曲柄机构 双曲柄机构 双摇杆机构
2 4
3
1
A
D
两个连架杆均为曲柄
特殊双曲柄机构：平行四边形机构——特点是对边平行且相等
B 1
2
C
A 4
3 D
δ2
C'
在设计连杆机构时，不能要求从动件在两个不连通的可行域内 连续运动，如要求从动件从DC 位置连续运动到DC3 位置是不可能
的，这种不连续即为 错位不连续。
C1 rmax a C2 δ1 C" C3 C' b ψ1
rmin ψ2
δ2
小
结
急回运动及行程速比系数 从动件的工作行程和空回行程的速度不一样的特性为急回特性。 极位夹角θ →行程速比系数K=（180º+ θ） /（180º- θ） 是否有极位 判断一个机构是否存在急回特性的方法 是否有极位夹角 错序不连续 运动连续性 错位不连续
二、平面四杆机构的基本形式
C B
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的分类： 根据连架杆 2、双曲柄机构 双曲柄机构 双摇杆机构
2 4
3
1
A
D
两个连架杆均为曲柄
特殊双曲柄机构：平行四边形机构
B 1
2
C
A 4
3 D
二、平面四杆机构的基本形式
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的分类： 根据连架杆 2、双曲柄机构 双曲柄机构 双摇杆机构
3 4 D
C
Байду номын сангаас
①连杆机构为低副机构，运动副为面接触，承载能力大； ② 运动副元素的几何形状简单，便于加工； ③在原动件运动规律不变情况下，通过改变各构件的相对长度可以 使从动件得到不同的运动规律； ④连杆曲线可以满足不同运动轨迹的设计要求； ⑤可以实现远距离传动等。
B 1 A
缺点：
2 3 4 D
C
①由于运动积累误差较大，因而影响传动精度； ②由于惯性力不好平衡而不适于高速传动； ③设计方法比较复杂。
最小传动角出现的位置： 在ABD和 BCD中
BD2 AB2 AD2 2 AB ADCOS BC 2 CD2 2BC CDCOS
BC 2 CD 2 AB2 AD2 2 AB ADCOS arccos 2 BC CD 当 0 、 180 时，δ 呈现最大最小值； 当δ 是锐角，δ =γ
《
机
械
原
理
》
第六章 平面连杆机构及其设计 ——传动角和死点位置
压力角和传动角
压力角：从动件上所受力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。
切向分力: F’= Fcos =Fsinγ 法向分力: F”= Fcosγ 称γ 为传动角, ＝90°－ 。 γ ↑ → F’↑ →对传动有利。 F” C γ α F
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的分类： 根据连架杆 双曲柄机构 双摇杆机构 特点：两连架杆长度相等
3、双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆 特殊双摇杆机构：等腰梯形机构
A
D
B
C
二、平面四杆机构的基本形式
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的分类： 根据连架杆 双曲柄机构 双摇杆机构
3、双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆 特殊双摇杆机构：等腰梯形机构 汽车转弯时，两前轮轴线 的交点应始终落在后轴线上， 即：两前轮的转角是不等的。 特点：两摇杆长度相等
问：如何判断一个机构是否有急回特性？ 从动件是否有极限位置； 对应主动件位置是否存在极位夹角
急回运动及行程速比系数
偏置曲柄滑块机构 θ ≠0，有急回运动 θ
ω
如果给定工作行程，
如何判断曲柄转向？
ω
对心曲柄滑块机构 θ =0，无急回运动
急回运动及行程速比系数
双曲柄机构无急回运动
运动连续性
连杆机构的运动连续性是指连杆机构在运动过程中， 能否连续实现给定的各个位置。
偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件是 a＋e b
小
结
铰链四杆机构有曲柄存在条件： 最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆长度之和——杆长条件 最短杆必须作为连架杆或机架 对于一个满足杆长条件的铰链四杆机构，是否有曲柄存在取决 于机架的选取：
1、选取最短杆邻边为机架，得两不同的曲柄摇杆机构。
2、选取最短杆为机架，得双曲柄机构。
C D
等腰梯形机构 无论取哪个构架为机架均为双摇杆机构
求曲柄滑块机构有曲柄的条件？
直角三角形中斜边大于直角边 对心曲柄滑块机构有曲柄条件？
b
ab
当机构运动到AB1C1位置时,在RtDC1B1中：a＋e b （1）
当机构运动到AB2C2位置时在RtDC2B2中： a – e b （2）
二、平面四杆机构的基本形式
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的分类： 根据连架杆 1、曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
B 1 A
2 3 4 D
C
两个连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆。
一般曲柄主动，将连续转动转换为摆动，也可摇杆主动，曲柄从动。
二、平面四杆机构的基本形式
C B
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的分类： 根据连架杆 2、双曲柄机构 双曲柄机构 双摇杆机构
B A
C B D C
A
B A
C
1. 改变构件的形状和运动尺寸
B
2 4
C
3
B
1
A
e
D A
C
1
1
B
2 A 4
2
C 3C E
偏置曲柄滑块机构
B
2 4
3
B
1 4
D A
1
A
2
对心曲柄滑块机构
C 3 E
2.取不同的构件为机架 低副运动可逆性---以低副相连接的两构件间的相对运动关系， 不因机架的不同而改变。
B
2 4
C
3
B
C
1
A
1
D
B
2 4
2
1
C
4
3
A
A
3
E
D
C B
2 4
3
1
A
D
2.取不同的构件为机架
曲柄滑块机构的演化——变更机架
曲柄滑块机构
转动导杆机构
摆动导杆机构
2.取不同的构件为机架
曲柄滑块机构的演化——变更机架
曲柄滑块机构
摇块机构
定块机构
通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法----机构的倒置
当δ 是钝角，γ =180º - δ
C δ
φ
B A D
压力角和传动角
γ min出现的位置：
α
δ δ


◆当 ∠BCD ≤ 90°时，γ ＝∠BCD ◆当 ∠BCD ＞ 90°时， γ ＝180°- ∠BCD
◆当主动曲柄与机架共线的位置， 都有可能出现γ min
C2 B1
C
ψ
C1
θ
D
摇杆的摆角为ψ 。
急回运动及行程速比系数
180°＋θ
B
C2
B1
C
ψ
C1
A
θ
D
B2
当曲柄以ω 逆时针转过180°+θ (AB1→AB2)，摇杆从C1D摆到C2D。
所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有：
t1 (180 ) /
V1 C1C2 t1
急回运动及行程速比系数
A
D
铰链四杆机构有曲柄的条件
★当满足杆长条件时：
1、选取最短杆两邻边为机架，得两不同的曲柄摇杆机构。
2、选取最短杆为机架，得双曲柄机构。 3、若选最短杆对面杆为机架，则为双摇杆机构。 ★当不满足杆长条件时： 机构无曲柄，为双摇杆机构。
铰链四杆机构有曲柄的条件
B C
A
D
平行四边形机构 无论取哪个构架为机架均为双曲柄机构 B A
急回运动及行程速比系数
用行程速比系数K描述急回程度
V2 K = V1
C1C2 t2
C1C2 t1
t1 180 t2 180
只要 θ ≠ 0 ， 就有 K>1
且θ 越大，K值越大，急回性质越明显。 设计新机械时，往往先给定K值，于是:
K 1 180 K 1
小 连杆机构及其特点
结
特点: 原动件的运动要经过一个不直接与机架相联的中间构件才能
传动从动件。 平面四杆机构的基本型式——铰链四杆机构
1、曲柄摇杆机构 2、双曲柄机构
平行四边形机构 反平行四边形机构
3、双摇杆机构 ——等腰梯形机构
《
机
械
原
理
》
第六章 平面连杆机构及其设计 ——四杆机构的演化
1. 改变构件的形状和运动尺寸
最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和 杆长条件
铰链四杆机构有曲柄的条件
C1B1D中：
d＋a b＋c （1）
b c a d
DC2B2中：
d＋b a＋c （2） d＋c a＋b （3）
d a，d b，d c
最短杆是机架 满足杆长条件
（d < a)
铰链四杆机构有曲柄的条件
曲柄存在条件： 最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆长度之和——杆长条件 最短杆必须作为连架杆或机架 b b B c a d C a d c
2、更换不同的构件成为新机架 3、改变运动副的尺寸
4、改变运动副元素的包容关系
《
机
械
原
理
》
第六章 平面连杆机构及其设计 ——铰链四杆机构有曲柄的条件
铰链四杆机构有曲柄的条件
曲柄是能做整周转动的连架杆。 如图所示铰链四杆机构，要使AB成为曲柄，则AB杆应能占
据在整周回转中的任何位置：
b C c D
《
机
械
原
理
》
第六章 平面连杆机构及其设计 ——连杆机构的类型及应用
一、连杆机构及其运动特点
连杆机构：由若干构件通过低副连接组成的平面机构。
——又称低副机构
B 1 A
2 3 4 D
C
1
2 B 3
A
4
C
其特点是: 原动件1的运动要经过一个不直接与机架相联的中间构件2
才能传动从动件3。
B
1 A
优点：
2
曲柄：整周回转
A
摇杆：仅在某一角度内往复摆动
连杆
二、平面四杆机构的基本形式 铰链四杆机构 全部用转动副组成的平面四杆机构。
平面四杆机构 含移动副的四杆机构
铰链四杆机构的演化机构。
C B
B
2
C 3 4 D
周转副
A D
1
A
转动副
以转动副相连的两构件能作整周相对转动的转动 副。如 A、B。
摆转副 以转动副相连的两构件不能作整周相对转动的转 动副。如 C、D。
3、选最短杆对边为机架，则为双摇杆机构。
不满足杆长条件的铰链四杆机构，只能是双摇杆机构
《
机
械
原
理
》
第六章 平面连杆机构及其设计 ——急回运动及运动连续性
急回运动及行程速比系数
极位: 在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于 左右两个极限位置。 极位夹角: 此两处曲柄之间的夹角θ 。
B A B2
C2 C ψ D C1
B A B2
θ
B1
180°-θ
当曲柄以ω 逆时针转过180°-θ (AB2→AB1)，摇杆从C2D摆到C1D。 所花时间为t2, 平均速度为V2,那么有：
t2 (180 ) /
显然：t1 >t2 V2 > V1
V2 C1C2 t2
摇杆的这种特性称为急回运动。
2.取不同的构件为机架 双滑块机构的演化
滑块联轴器
椭圆仪
3、改变运动副尺寸
B A C
偏心轮机构
当曲柄长很短，曲柄销需承受较大冲击而工作行程小时，偏心轮
机构能增大轴颈尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，广泛用于传力较 大的剪床、冲床等机械中。
4、改变运动副元素的包容关系
小 四杆机构的演化
结
1、改变构件的形状和运动尺寸
由四个构件组成的平面连杆机构——四杆机构
C B
本章重点：
四杆机构的基本类型、特性及常用设计方法。
2 4
3
1
A
D
二、平面四杆机构的基本形式 铰链四杆机构 全部用转动副组成的平面四杆机构。
平面四杆机构
含移动副的四杆机构 铰链四杆机构的演化机构。
B
2
C 3 4 D 1
B 2 4 3 C
1
机架 连架杆
A
错序不连续
错位不连续 B2 C2 C1
C3
B1
B3 A
rmax=a + b
、rmin=b – a
圆环限定摇杆的极限位置，而摇
杆上的C点只能在以D为圆心，DC为半径的圆周上运动，则摇杆
的可行域为ψ 1或ψ 2区间，非可行域为δ 1、δ 2区间。
C1 rmax a C2 δ1 C" b ψ1
rmin ψ2
可用γ 的大小来表示机构传动力性能的好坏。 当机构在运动过程中，传动角是变化的。 B A D
v (F’)
压力角和传动角
当机构在运动过程中，传动角是变化的。 为保证机构具有良好的传力性能，设计时： min40° (一般机械) min50° (大功率机械) C B A D γ α
压力角和传动角
两个连架杆均为曲柄 特点：两相对等长而不平行的双曲柄机构。
特殊双曲柄机构：反平行四边形机构
短边为机架，两曲柄转向相同
长边为机架，两曲柄转向相反
二、平面四杆机构的基本形式
曲柄摇杆机构
铰链四杆机构的分类： 根据连架杆 双曲柄机构 双摇杆机构
3、双摇杆机构 两个连架杆均为摇杆
鹤式起重机
二、平面四杆机构的基本形式
B
A a
d
（d > a)
铰链四杆机构有曲柄的条件 C C 1 C2 B A B2
AC1D中： AC2D中： b－a＋cd b－a＋d c a＋d b＋c （2） a＋c d＋b （3）
曲柄－a 连杆－b 连架杆－c
B1
D
机架－d
a＋b c＋d （1） a b，a c，a d 最短杆是连架杆