2连杆机构解析

牛头刨床横向自动进给机构
２）双曲柄机构


双曲柄机构：是两连架杆都可以相对于机架 作整周转动的铰链四杆机构。 1、不等双曲柄机构（如惯性筛机构） 特点：主动曲柄以等角速度连续旋转时，从 动曲柄则以变角速度连续转动。
惯性筛机构



2、平行双曲柄机构 （平行四边形机构）： 机构中相对的两杆平行 且相等。 两曲柄同向、同角速度 回转，连杆平动。 一周过两次转折点。
该机构使搬动手柄的力获得两次放大，从而使冲杆的作 用力变得很大。这种增力效应在连杆机构中经常用到。不言 而喻，下图中的大筛机构是由一个双曲柄机构(Ａ、Ｂ、Ｃ、 Ｄ)和一个曲柄滑块机构（Ｄ、Ｃ、Ｅ）组成的。
＄２－２ 平面机构的基本特性

一、整转副的条件 二、急回运动和行程速比系数 三、压力角和传动角 四、机构的死点位置
曲柄滑块机构和导杆机构中的极位夹角
导杆机构演示
三、压力角和传动角

压力角：在铰链四杆机构 中，如果不考虑构件的惯 性力和铰链中的摩擦力， 则原动件AB通过连杆BC作 用到从动件CD上的力F的 作用线与力作用点C点绝对
速度vc所夹的锐角 。


传动角 ：连杆与从动件 之间所夹的锐角 90 越小， 越大传力性能 越好。

例1 如图，已知：lBC=100mm, lCD=70mm, lAD=50mm, AD为固定构件。 1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且 AB为曲柄，求 lAB 的值；
2) 如果该机构能成为双曲柄机构，求 lAB 的值； 3）如果该机构能成为双摇杆机构，求 lAB的值；

解： （1）如果能成为曲柄摇杆机构，则机构必须满 足“最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它 两杆长度之和，且AB应为最短杆” 有： l AB l BC lCD l AD ，代入各杆长度，得：
曲柄滑块机构动态模型
曲柄滑块机构应用实例
3、取不同构件为机架



取最短杆为机架时，机架上有两个整转副， 故得双曲柄机构。 取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个 整转副，故得曲柄摇杆机构。 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。
变换机架获得不同机构的形式
曲柄滑块机构
3、最小传动角的位置
2 BD2 l12 l4 2l1 l4 cos
2 2 BD 2 l 2 l3 2l 2 l 3 cos BCD
2 2 2 l2 l3 l12 l4 2l1 l 4 cos cos BCD 2l 2 l 3
0 时， cos 1，BCD BCDmin 当 180 时， cos 1，BCD BCDmax BCD 90 时， min BCDmin max 所以，当 BCD 90 时， BCD 、 180 BCDmax max min min
l1 l 2
l1 l3 l1 l4
曲柄存在条件
1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度 之和。（此条件称为杆长条件）。 2）组成整转副的两杆中必有一个杆为四杆 中的最短杆，且最短杆为连架杆或机架。 ＊（最短杆为连架杆或机架）

二、急回运动

摇杆的摆角：摇杆在两个极限位置之间的夹角 ，就是摇杆的摆角。 摇杆处在两个极限位置时，曲柄所对应的两个位置之间的锐角 称为 极位夹角。
2 连杆位置用动铰链中心B、C两点表示。连杆经过三个 预期位置序列B1C1、B2C2和B3C3的四杆机构设计。
三按给定两连架杆间对应位置设计四杆机构 (解析法)

已知连架杆AB和CD的三对对应角位置,ψ1,ψ2 ,ψ3,设计该机构。
cos l 2 cos l 4 l3 cos 取l1 1得: sin l sin l sin 2 3
一、整转副的条件
铰链四杆机构中，设AB杆为曲柄。
、
l3 (l 2 l1 ) l 4 l 4 (l 2 l1 ) l3
l1 l 4 l 2 l3
、
l1 l3 l 2 l 4
l1 l3 l 2 l 4
l1 l 4 l 2 l3
l1 l 2 l3 l 4
cos 1 0 cos 1 1 cos( 1 1 ) 2 cos 2 0 cos 2 1 cos( 2 2 ) 2 cos 3 0 cos 3 1 cos( 3 3 ) 2

l2 ,l3 ,l4
第2章 平面连杆机构
第2章 平面连杆机构
本章要解决问题
1. 2. 3. 4. 5. 什么是平面连杆机构？它有哪些优、缺点？ 平面连杆机构有哪些应注意的运动和动力特性？ 什么情况下铰链四杆机构存在曲柄？ 各种各样的机构是如何演化出来的？ 设计四杆机构的方法有哪些？应用举例。
基本要求
平面连杆机构的特点及应用；曲柄存在条件；急回特性、最小传动角及 其出现位置、死点、运动转折点；
2 2 l4 l32 1 l 2 l cos l3 cos 3 cos( ) 2l 4 l4 2 2 l3 (l4 l32 1 l2 ) 令: 0 l3 , 1 , 2 l4 2l4
cos 0 cos 1 cos( ) 2
当曲柄以匀角速 由位置AB1顺时针方向转 到位置AB2时，曲柄的转角 1 。这时摇杆由 左极限位置C1D摆到右极限位置C2D，设所 需时间为t1，摆杆上C点的平均速度为v1。 当曲柄再继续转过角度2 ，即曲柄从位置 AB2转到AB1时，摇杆由位置C2D返回C1D， 所需时间为t2，C点的平均速度为v2。虽然 摇杆往返的摆角相同，但由于对应的曲柄 1 2 ,因而 v1<v2 。它表明摇 转角不相等 杆在摆回时具有较大的平均角速度。我们 把这种运动特性称为急回运动特性。
连杆机构相联处都是面接触，因此具有下述 优点： 1、承受载荷大，便于润滑，故磨损小； 2、制造方便，易获得较高的精度； 3、能够实现多种运动形式的转化和得到各种复 杂的运动轨迹。

缺点：



1、运动副内有间隙，当构件数目较多或精 度较低时，运动累积误差大。 2、连杆机构中，由于有的构件的运动速度 在变化，产生惯性动负荷，因此常会引起冲 击或振动。 ３、不易精确实现复杂的运动规律，且设计 较为复杂；当构件数多时，效率较低．

机构死点特性的应用

1、开关的分合闸机构

2、缝纫机踏板机构

3、钻床夹具
第四节 平面四杆机构的演化

1 扩大转动副
2 转动副转化成移动副 3 取不同构件为机架


1 扩大转动副

偏心轮机构
2 转动副转化为移动副

由曲柄摇杆机构向曲柄滑块机构的演变


偏距e：C点的运动轨迹m-m的延长线与曲柄转动中心A之 间的距离称为偏距。 对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构
2、三杆机构


F=3*2-2*3=0 组成一个构件
3、铰链四杆机构的基本形式
按连架杆的运动形式不同，四杆机构分为： １）曲柄摇杆机构 ２）双曲柄机构 （不等双曲柄机构、平行双曲柄机构、反向双曲 柄机构） ３）双摇杆机构
１）曲柄摇杆机构

在铰链四杆机构中，若两个连架杆，一为曲柄，另一个 为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构
＄２－１
概念：

平面连杆机构的类型和应用
一 铰链四杆机构
全部用转动副相连的平面四杆机 构称铰链四杆机构． 机架：固定构件； 连架杆：与机架相连的杆； 连杆：连接两连架杆的活 动构件； 曲柄：能绕固定铰链中心 作整周转动的连架杆； 摇杆：只能摆动的连架杆。




1、二杆机构

平面连杆机构中最简单的型式。如：电动机、 砂轮机、水泵等。
三、有两个移动副的四杆机构
Hale Waihona Puke （1）双移动副正弦机构（杆4作机架） 从动件位移和主动件回转角正弦成正比。
跳针机构
（2）椭圆机构（杆3作机架） 滑块连杆上任意点的轨迹是椭圆。
椭圆仪机构
（3）双摇块机构 （4）正切机构（从动件位移和主动件回转角正切）
双摇块机构
正切机构
五 四杆机构的扩展
除上述基本的四杆机构外，将四杆机构合理组合可得到生产中常见的 许多多杆机构。下图所示的手动冲床是由两个四杆机构1、2、3、4和3、 5、6、4组成的。

行程速比系数K
2 C1C2 / t2 K 1 C1C2 / t1
t1 180 t2 180
K 1 180 K 1

平面连杆机构有无急回作用，主要取决于有无极位夹角。

1、当 =0时无急回特性； 2、当 不等于零时有急回特性；角越大， K值越大，急回特性越明显。

过转折点常用方法 （1）在机构中安装一个大质量的飞轮，利用其 惯性闯过转折点； （2）利用多组机构来消除运动不确定现象。
应用实例

3、反向双曲柄机构 特点：两曲柄转向相反，且角速度不相等。
应用实例

双折车门启闭机构
三、双摇杆机构

双摇杆机构：是两连架杆都为摇杆的四杆机构。
应用实例（1）
重点
铰链四杆机构的基本形式；四杆机构的运动特性；曲柄存在条件；四 杆机构的应用。
第2章 平面连杆机构 １概念： 连杆机构是若干构件用低副（转动副和移动 副）联接而成。 若各构件均在相互平行的平面内运动，就称 为平面连杆机构。 由四个构件组成的平面连杆机构称平面四杆 机构．
２连杆机构的优缺点
二 按给定连杆的位置设计四杆机构