运动副及其分类

2、如图2所示铰链四杆机构中，已知AB＝ 130mm，BC＝150mm，CD＝175mm， AD＝200mm，若取AD为机架，试判断此 机构属于哪一种类型？
图2
课堂练习（校对）
1、左图中，若a＝250mm，b＝600mm， c＝400mm，d＝550mm，取杆a为机架 时可得什么机构；取杆b为机架时可得什 么机构；取杆c为机架可得什么机构？
任务一：找出下列三个机构中的机架、连架杆和连杆
图1
机架： 连架杆： 连杆：
45 60、90 85
图2
机架： 65 连架杆：80、100 连杆： 50
图3
机架：
90
连架杆： 100、120
连杆：
60
2、铰链四杆机构的形式
在铰链四杆机构中，按连架杆能否作整周转动，可将铰链四杆机 构分为：
B 连杆
曲柄
摇杆
A
机架 D
曲柄摇杆机构
➢ 可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动的 运动转换。
雷达天线俯仰机构
➢ 可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动的 运动转换。
搅拌机
➢ 可以将摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动。
汽车车窗雨刷机构
缝纫机
二、双曲柄机构
两个连架杆均为曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。
动摇杆之间所夹的
A
锐角。
F2 C
Leabharlann Baidu

F


F1
vc
D
F1为有效分力；F1 = Fcos； ，F1
在连杆设计中，为度量方便，习惯用传动角 来 判断机构传力性能。 F1，机构传力性能越
好；反之，机构传力越费劲，传动效率越低。
（2）死点：（主动件条件） 在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻
2 180
C2C1 快行程
∵ 1 2 , ∴ t1 t2 ,
急回运动特性可用行程速比系数（或行程速度变化
系数）K 表示：
Κ

v2 v1

C2C1 t2
C1C2 t1

t1 t2
1 2

180 180


式中 为摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄所夹的
1.曲柄为原动件，当机构有极位夹角时，就有急回特
性； =0、K=1时，无急回特性。
2.存在死点位置的标志是：连杆与从动件共线。 摇杆为原动件，有2个死点位置； 曲柄为原动件，没有死点位置，因为此时连杆与从
动杆不会共线。
五. 其它平面连杆机构(铰链四杆机构的演化)
(一)曲柄滑块机构： 当曲柄摇杆机构中的摇杆为无限长时，即为曲
两个极限位置之间的距离，称为机构的行程H。
（2）对心式曲柄滑块机构的死点位置：
1
A
B1
B2
C2
C1
机构停在死点位置，不能起动。 解决办法：运转时，靠惯性冲过死点。
（二）摇杆滑块机构
取曲柄滑块机构中的原滑块4为机架而得 到的。BC杆成为绕铰链C摆动的摇杆，AC 成为滑块做为滑块作往复移动，故该机 构称为摇杆滑块机构，又称为移动导杆 机构（或定块机构）。
锐角，称为极位夹角（ C2AC1） 。
曲柄摇杆机构的极位夹角 越大，K 值越大，急回运动 的性质越显著。 =0、 K =1时，无急回特性。
极限夹角计算公式： 180 Κ 1
Κ 1
连杆机构输出件具有急回特性的条件：
1）原动件作等角速整周转动； 2）输出件具有正、反行程的往复运动；
解：1、判断是否满足杆长条件：
AB＋AD＝330 ＞ BC＋CD＝325
则不满足杆长条件，所以此机构为 双摇杆机构
课堂练习
一、曲柄摇杆机构
两个连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆， 则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。
曲柄1为原动件，作匀速转动；摇杆3为从动件， 作变速往复摆动。
B 连杆
曲柄
C
柄滑块机构。具有一个移动副和三个转动副。
对心曲柄滑块机构
摇杆长→ ∞
→ 直线 摇杆3→ 滑块 转动副D→ 移动副
偏置曲柄滑块机构
曲柄滑块机构的应用——内燃机
（1）曲柄滑块机构的行程
H
1
C1 慢行程
e
1

C2
A
B2
2
B1
主动件：曲柄或滑块
C1、C2：曲柄与连杆两次共线时，滑块移动的两个极 限位置。曲柄滑块机构同样具有急回特性。
第六章 常用机构
构件
1 构件、运动副与平面机构 2 平面四杆机构 3 凸轮机构
§6-1构件、运动副与平面机构
机构
√ 平面机构 所有构件均在同一平面或在几个 相互平行的平面内运动
空间机构 至少有两个构件能在三维空间中相
对运动。
1 运动副及其分类
定义: 两个构件直接接触并能产生一定相对运动的可动连接。 如轴承与轴颈、滑块与导轨、齿轮与齿轮等。
固定铰链转动副
活动铰链转动副
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
◆高副：运动副元素为以﹏点或线接触
点接触
凸轮副
齿轮副
线 接 触
空间运动副
若两构件之间的相对运动均为空间运动，则称为空间运动副。
螺旋副
球面副
2 构件
将运动链的某一构件固定，使之有确定运动。运动链机构。
机架
机构 原动件
2、当四个铰链中心处于同一直线上时，将出现运动不确
定状态。
B
2
C
B1
1
2
C1
1
3
C3'' A
B'
3
C'
A
B2
C2
D
D B3
C3' B'1
B1 C'1
C1
为了消除这种运动不确定状态,可在主、从动曲柄 上错开一定角度再安装一组平行四边形机构。
1）两曲柄以相同速度同向转动
2） 连杆作平动
有运动 不确定 的问题
机构要 素构运 件动 副
构件系统
要点：a）两个构件
b）直接接触
c）有相对运动
三个条件缺一不可。
运动副元素: 构件直接接触构成的运动副表面。为点、线、面形式。
运动副的分类
低 副
按运动副元素接触情况的不同 高副
低副：运动副元素为面接触。
(1) 转动副：只允许两构件作相对转动，又称作铰链。
2
3
4
1
3 4
2
3
4
2 1
1
应用实例：回转式油泵（转动导杆机构） 牛头刨床的主体机构（摆动导杆机构）
摇杆滑块机构
曲柄摇块机构
曲柄滑块机构
曲柄转动导杆机构 应用：牛头刨床、插床、 回转式油泵等
应用：摆 缸式内燃 机、液压 驱动装置 等 抽水唧筒、 抽油泵等。
（五）双滑块机构（含两个移动副的四杆机构） 缝 纫 机 机 针 动 画
连杆
C
曲柄
B
曲柄
A
D
机架
双曲柄机构
双曲柄机构
从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同，故当主动曲柄1匀速回转一 周时，从动曲柄3作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作 加速往复运动，提高了工作性能。
惯性筛工作机构
特例：平行双曲柄机构，其相对两杆平行且相等。
1、曲柄1为原动件，作等角速转动；从动件曲柄3也以相 同角速度转动。
力的条件下: 当摇杆为主动件，连杆和曲柄共线时，过铰链中
心A的力，对A点不产生力矩，不能使曲柄转动，机 构的这种位置称为死点位置 。
BF
FA B
A C
C
D
D
① 机构停在死点位置，不能起动。运转时，靠惯性 冲过死点。
缝纫机踏板机构
② 利用死点实例 工件夹紧机构
思考题：
➢曲柄摇杆机构是否一定具有急回特性？ ➢是否肯定有死点位置？
解：1、a＋b＝850＜ c＋d＝950
2、确定机构类型 ①杆a为机架：最短杆a 自身为机架，则可得到 双曲柄机构； ②杆b为机架：最短杆a为连架杆，则可得到曲柄摇杆机构； ③杆c为机架：最短杆a为连杆，则可得到双摇杆机构。
2、如图所示铰链四杆机构中， 已知AB＝130mm，BC＝150mm， CD＝175mm，AD＝200mm，若取 AD为机架，试判断此机构属于哪一 种类型？
反平行四边形机构----对边杆长相等但不平行
以长边为机架，杆2作等速转 动时，杆4作反向变速运动。
三、双摇杆机构
两个连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。
B
摇杆
连杆
C
摇 杆
A
机架
D
双摇杆机构
双摇杆机构
ABCD构成双摇杆机构，AD为机架，在主动摇杆AB的驱动下， 随着机构的运动连杆BC的外伸端点E获得近似直线的水平运动 （EE），使吊重Q能作水平移动，大大节省了移动吊重所需 要的功率。
型式之一，其它型式的四杆机构可看作是在它的基础上通过演化而 成的。
1、铰链四杆机构的组成
1）定义：由4个杆件通过铰链（转动副）链接而成的机构。 2）组成：机架、连架杆（曲柄或摇杆）、连杆。
机架：机构的固定构件； 连杆：不直接与机架连接的构件； 连架杆：与机架用转动副相连接的构件； 连架杆可分为： 曲柄：能绕机架作整周转动的连架杆； 摇杆：只能绕机架作小于360°的某一角度摆动的连架杆。
从动件
固定构件
按给定运动规律独立运 动的构件。
其余活动构件，其活动取决于原动件的 运动规律及机构的组成情况。
（1）具有转动副的构件
（2）具有移动副和转动副的构件
3 平面机构运动简图
定义： 运用国际规定的简单符号和线条代表运 动副和构件，并按一定比例尺表示机构各构 件间相对运动关系的简图。
注：机构运动简图与实际机构有相同的运动特征。
2
3
4
1
2
3
4
1
应用实例：手压抽水机、抽油泵等。
手摇唧筒
（三）曲柄摇块机构
取曲柄滑块机构中的原连杆3为机架而得到的。当原曲柄2为原 动件绕点转动时，滑块4绕机架3上的铰链中心摆动，故称该机 构为曲柄摇块机构或称为摆动滑块机构。
2
3
4
1
2
3
4
1
举例：自卸卡车车箱的举升机构
（四）导杆机构
取曲柄滑块机构的原连架杆2为机架而得到的，原连杆3 为主动件，若l3 l2，导杆1作整周运动，称为转动导杆 机构；若l3 l2，导杆1作往复摆动，称为摆动导杆机构。
起重机吊臂结构
飞机起落架机构
四、曲柄摇杆机构的一些主要特性：
（1）机构的急回运动特性：
铰链C的平均速度：
C1
C
C2
v1= C1C2 / t1

B
1

B2
A
B1
2

摆角
v2= C1C2 / t2 v1 < v2
它表明摇杆具
D
有急回运动特性。
曲柄转角 1 180
C1C2 慢行程
一、运动副的表示方法
1、转动副（铰链）
机构示意图：是 用特定的构件和 运动副符号表示 机构的一种简化 示意图，仅着重 表示结构特征。 （不需按比例）
2、移动副
两构件组成移动副， 其导路必须与相对移 动方向一致。
3、高副
运动简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓，对于凸轮、滚子， 习惯划出其全部轮廓；对于齿轮，常用点划线划出其节圆。
3）极位夹角 0。
压力角和传动角
C B
A
D
F

vc
a、机构压力角:在 不计摩擦力、惯性 力和重力的条件下， 机构中驱使输出件 运动的力与输出件 上受力点的速度方 向间所夹的锐角， 称为机构压力角，
通常用 表示。
b、传动角：压力角 的余角。
通常用 表示： 90
B
，连杆和从
C
摇杆
B
摇杆
连杆
连杆
CC
摇 杆 曲柄
B
曲柄
A
机架
D A
曲柄摇杆机构
机架
D
双摇杆机构
A
D
机架
双曲柄机构
曲柄存在的条件：
（1）杆长之和条件：最短杆与最长杆长度之和小于或 等于其它两杆长度之和。
（2）最短杆条件：连架杆和机架中必有一杆是最短杆。
注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多 边形条件：最长杆的杆长 其余三杆长度之和。
3、选择投影面
4、比例尺1：1
曲轴2
BA
机架1
动颚3 D
C
肘板4
2
B
A
3
1
C
4
D
§6-2 平面四杆机构
➢ 平面连杆机构：由若干构件和低副组成的平面机构
➢连杆机构：可以实现预期的运动规律及位置、轨迹等要求。 ➢连杆机构——用低副联接构件组成的机构，又称低副机构。
平面四杆机构： 全部用转动副相连的铰链四杆机构。它是平面四杆机构的基本
你会判断由不同杆作机架时四杆机构属于 哪种机构么？
a、b、c、d (长度a b c d )
Y
ad bc
N 双摇杆机构
以最短杆相邻杆为机架 以与最短杆相对的杆为机架
以最短杆为机架
曲柄摇杆机构 双摇杆机构 双曲柄机构
课堂练习
图1
1、如图1中，若a＝250mm，b＝600mm， c＝400mm，d＝550mm，取杆a为机架 时可得什么机构；取杆b为机架时可得什 么机构；取杆c为机架可得什么机构？
惯用画法（GB4460-84机构简图符号）
实例：
构件用直线或小方块等来表示，画有斜线的表示机架。
工作原理：
电动机
带传动
偏心轴转动
动颚板摆动，与定 颚板一起压碎物料
1、工作原理
1 —机架 2 —曲轴（原动件） 3 —动颚 4 —肘板
2、运动副
1与2在A回转副 2和3 在B回转副 3与4在C回转副 4与1在D回转副
椭圆仪
十字滑块联轴器（用来联接中心线不重合的两根轴）
主动件1与从动件3 具有相等的角速度
改变运动副尺寸----偏心轮机构
圆盘的几何中心B与转动中 心A不重合，称为偏心轮。
回转副B扩大到包括回转 副A，使杆2成为回转轴 线在A点的偏心轮。