平面连杆机构设计(1)

4、死点位置
B1
A
曲柄为从动件，当机构处于曲柄和连
杆共线的两个位置时，原动件通过连
B2
杆作用于曲柄的力通过曲柄转动中心，
不产生转矩。
P
γ=0,α=90
C1
机构停在死点位置，不能起动。
D
运转时，靠惯性冲过死点。
C2
22
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§8－4 平面四杆机构的设计
1、平面连杆机构设计的基本问题
选型：确定连杆机构的结构组成：构件数目，运动副类型、数目。
➢压力角α:从动件
上
某点的受力方向与从
B
动件上பைடு நூலகம்点速度方
向的所夹的锐角。
Pt =Pcosα
A B2
Pn =Psinα
➢传动角γ：P与Pn夹角，
α+γ=90
➢最小传动角γmin
出现在原动件和机架共线的位置
一般要求：γmin≥40⁰
C2
max
B1
Pn P
C vc Pt
min
C1
D
δ≤90,γ=δ
δ≥ 90,γ=180δ
（若已知2个位置，无穷解。）
b12
C1 c12 C2 c23
B1 B2 b23
C3
直接量取：AB、 CD、AD的值，则
lAB＝AB·ml
B3 A
D
lCD ＝CD·ml lAD ＝AD·ml
ml——作图比例
24
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2）按照给定的行程速比系数K设计四杆机构
a)已知：曲柄摇杆机构，摇杆CD长度，摆角，K 设计此机构（确定曲柄和连杆长）
（若1能绕A整周相对转动，则存在两个特殊位置）
a+d≤b+c
(1)
b<c+d-a即a+b≤c+d
(2)
c<b+d-a即a+c≤b+d
(3)
15
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a+d≤b+c
(1)
a+b≤c+d
(2)
a+c≤b+d
(3)
(1)+(2)得2a+b+d≤2c+b+d即a≤c
(1)+(3)得 a≤b
(2)+(3)得 a≤d
分析：
C1
C2
y
q
q
AC1=BC－AB
A
B2
D
AC2＝BC＋AB A’
B1
25
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设计步骤
1、θ=180 K 1
2C
2C
B
3
B
3
1
1
A
4
DA 4
D
12
B A1
2C 3
D 4
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四、正弦机构
Kc
B
2
1 A4
C3
Kc 2B
A1
4
C
3
φ
2 B
C∞
A1
3
4
s
13
S=lABsinφ
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五、机构演变小结
2
1
4
3
铰链四杆机构： 构件4为机架，——曲柄摇杆 构件1为机架，——双曲柄 构件2为机架，——曲柄摇杆 构件3为机架，——双摇杆
第八章 平面连杆机构及其设计
——用低副连接而成的平面机构。
1
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§8－1 连杆机构及其传动特点
1、能实现多种运动形式。如：转动，摆动，移动，平面运动 2、运动副为低副：
面接触： ①承载能力大；②便于润滑。寿命长 几何形状简单——便于加工，成本低。 3、缺点： ①只能近似实现给定的运动规律； ②设计复杂； ③只用于速度较低的场合。
取最短构件为机架 ——双曲柄机构
取最短构件任一相邻构件为机架 ——曲柄摇杆机构
取最短构件对面的构件为机架
——双摇杆机构
17
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曲柄滑块机构有曲柄的条件
e
B1
Aa
B2
E
C
1
△ AC1E：b-a>e △ AC2E：a+b>e
b
C2
即有曲柄的条件:b>a+e e=0, b>a
18
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2、急回运动和行程速比系数
4
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双曲柄机构
5
平行四边形机构及应用
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双摇杆机构
6
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2、 平面四杆机构的演变型式
一、曲柄滑块机构
转动副转化成 移动副
2 B
1 A
4
C
Kc
3
B2
1
DA
3
C
Kc
4
D
B2 1 A
3 C
4
e
B
2
1 A4
C3
7
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曲柄滑块机构的类型
偏距e
e≠0，偏置曲柄滑块机构 e=0， 对心曲柄滑块机构
某些机构（如曲柄摇杆机构）中，原动件作匀速转动， 从动件作往复运动的机构，从动件正行程和反行程的平 均速度不相等。——急回运动
( ) ➢行程速比系数 K =从 从动 动件 件慢 快行 行程 程平 平均 均速 速≥度 度1
19
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21= =118800+θθ⇒θ=
1
2
2
1→ t1, 2→ t2
从动件慢行程
快行程
C1
B
1
A
B2
2
B1
C C2
D
C2C1
K=v2 = t2 =t1 = v1 C1C2 t2 t1
1 2
=11880 0 +θθ
∴ θ =180 K 1
K +1
极位夹角θ（<C2AC1）——AB1和AB2所夹的锐角
摇杆的摆角y（＜C1DC2）—— 摇杆两极限位置的夹角
3、压力角和传动角
由此可见，铰链四杆机构曲柄存在的条件是： （1）连架杆或机架为运动链中的最短杆。 （2）最短杆与最长杆的长度之和小于等于其它两杆长度之
和。（杆长之和的条件）
平面四杆机构的类型判别
（1）最短构件与最长构件的长度之和大于其他两构件长度之 和，所有运动副均为摆动副，均为——双摇杆机构。
（2）最短构件与最长构件的长度之和小于等于其他两构件 长度之和，最短构件上两个转动副均为整转副。
8
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曲柄滑块机构的运动特性
e
1
慢行程
C1
C2
1A
B2
2
B1
偏距e 行程H＝C1C2
极位夹角θ
9
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二、曲柄滑块机构的演变
1、导杆机构 摆动导杆机构：
10
B1
1
A
2
B2
C
θ=
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转 动 导 杆 机
摇 块 机 构
构
双
定
滑
块
块
机
机
构
构
三、偏心轮机构
偏心轮的演化过程
14
2
1
3
4
曲柄滑块机构： 构件4为机架——曲柄滑块 构件1为机架——转动导杆 构件2为机架——曲柄摇块 构件3为机架——移动导杆
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§8－3 平面四杆机构的基本知识
1、 平面四杆机构有曲柄存在的条件
C
b
B
2
a1
A
d
3c
b
D B1 a A 4
C1 c
B2 d
DA 4
C2
c b
a
D
B2 d
4
运动尺寸设计：确定机构运动简图的参数：①转动副中心之间 的距离；②移动副位置尺寸
➢设计要求： 1、实现构件给定位置
2、实现已知运动规律 3、实现已知运动轨迹
➢设计方法：
1、图解法，2、解析法，3、图谱法，4实验法
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2、用作图法设计平面四杆机构 1）按照给定的连杆位置设计四杆机构
1）已知连杆长度及三个位置，设计该铰链四杆机构。
2
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§8－2 平面四杆机构的类型和应用
1、平面四杆机构的基本型式
铰链四杆机构：构件之间都是用
转动副联接的平面四杆机构
组成：
机架——固定不动的构件。
连架杆——与机架相联接的构件。
分为：曲柄——能整周转动
B
摇杆——不能整周转动
1
A
连杆——不直接和机架相联的构件
3
C 2
3
4
D
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曲柄摇杆机构