第三章-平面连杆机构讲解

连杆
2
3 连架杆
4 机架
缺点：效率低；累计运动误差较大；高 速运转时不平衡动载荷较大，且难于消 除。
运动副全是转动副
内容：类型、应用及其特性，平面四杆机构的设计
第一节 铰链四杆机构及其演化
构件之间都是转动副连接的平面四杆结构称为铰链四杆机构
是平面四杆机构的基本型式，其它四杆机构都是由它演变 得到的。
第三章 平面连杆机构
第一节 铰链四杆机构及其演化 第二节 平面四杆机构的基本特性 第三节 实现运动要求的机构参数图解 法实例 第四节 构件和运动副的结构
概念
定义: 全由低副（转动副、移动副）构 成的平面机构称为平面连杆机构
连架杆
特点：面接触，承载能力强，耐
1
磨损；易于制造和获得较高的制
造精度；能实现多种运动规律。
手动抽水机
3.偏心轮机构 扩大转动副
（a）等效曲柄滑块机构 （b）曲柄滑块机构 （c）等效曲柄摇杆机构 （d) 曲柄摇杆机构
特点：容易加工； 工作时润滑条件和受力情况好； 可用于较重载荷的传动中。
应用举例：蒸汽机换气阀传动机构、冲压机传动机构等。
第二节 平面四杆机构的基本特性
一、曲柄存在条件 二、急回特性和行程速比系数 三、压力角和传动角 四、死点位置
振动筛（也称为惯性筛）
正平行四边形机构
蒸汽机车的车轮联动机构
反平行四边形机构
车门启闭机构
3.双摇杆机构
☆两连架杆均为摇杆
起重机中重物平移机构
汽车前轮转向机构(等腰梯形机构)
飞机起落架机构
二、平面四杆机构的演化型式 1.曲柄滑块机构 （改变构件的形状和长度） ☆ 一连架杆为曲柄，另一连架杆相对机架作往复移动而称为滑块
一、曲柄存在条件
在B1C1中D
①
在 B2C中2 D
②
整理得
③
将式①、②、③中的三个不等 式两两相加，化简后得④
a a
b c
④
a d
曲柄存在条件： 1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆； 2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。 （杆长和条件）
你会判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构么？
二、急回特性和行程速比系数
曲柄等速转动时， 摇杆往复摆动的平均速 度不相同，这种运动称 为曲柄摇杆机构的急回 运动。曲柄摇杆机构的 急回运动程度可以用 2
和 的比值 K 来衡量，
称为行程速比系数。
K
180 o 180 o
极位夹角θ
θ↗，K ↗，急回程
度↗。θ= 0时，K=1
时，机构无急回运动。
180o K 1
判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构
a、b、c、d
Y
ad bc
N 双摇杆机构
以最短杆相邻杆为机架
曲柄摇杆机构
以与最短杆相对的杆为机架
双摇杆机构
以最短杆为机架
双曲柄机构
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。
取不同构件为机架时的铰链四杆机构型式 (a)构件4为机架; (b)构件2为机架; (c)构件1为机架; (d)构件3为机架
图 7-3 缝纫机踏板机构
牛头刨床进给机构
缝纫机踏板机构
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(a)局部结构图 ; (b)曲柄摇杆机构运动简图 1—主动齿轮; 2—从动齿轮; 3—连杆; 4—摇杆（棘爪）;
5—棘轮; 6—丝杠 ; 7—机架
2.双曲柄机构 ☆两个连架杆都能作整周回转运动
在双曲柄机构中，如果 组成四边形的对边长度分别 相等，即 AB CD, BC AD ，则根据曲柄相对位置的不 同，可得到正平行四边形机 构和反平行四边形机构。
B 20
13
A
24
C
∵13+24<20+19
又∵杆AD是最短杆相邻的杆件
19
∴此机构属于曲柄摇杆机构
D
其中AB为曲柄、CD为摇杆
B 15
11
A
26
C
∵11+26<15+25
25 又∵杆CD是最短杆相对的杆件 ∴此机构属于双摇杆机构
D
其中AD、BC均为摇杆
3.已知在四杆机构中，机架长40mm，两连架杆长度 分别为18mm和45mm，则当连杆的长度在什么范围 内，该机构为曲柄摇杆机构？
课堂练习
1. 试判别下面二个图分别属于什么类 型并说明连架杆的名称？
C B 20
18 15
A
30
D
∵15+30>20+18 ∴此机构属于双摇杆机构 其中AB、CD都为摇杆
C B 17
10
22
A
28
D
∵10+28<17+22 又∵最短杆AB固定作为机架
∴此机构属于双曲柄机构 其中AB、CD都为曲柄
2.试判别下面二个图分别属于什么 类型并说明连架杆的名称？
分析：1.连杆的长度不可能是最短杆，否则的话为
双摇杆机构；
2.根据分析确定18mm为最短杆；
3.说明连杆要么是最长杆，要么45mm的杆为最长杆；
解：设连杆的长度为Xmm（属于“a+d≤c+b”的形式） ①当Ｘmm为最长杆时：即18+X≤40+45 ∴X ≤67 ②当45mm为最长杆时：即18+45≤40+x ∴X ≥23 ∴当23≤X ≤67时，该机构为曲柄摇杆机 构
在此机构中，AD固定不动，称 为机架；AB、CD两构件与机架 组成转动副，称为连架杆；BC 称为连杆。 在连架杆中，能作整周回转的 构件称为曲柄，而只能在一 定角度范围内摆动的构件称为 摇杆。
一、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
3．双摇杆机构
运动副全是转动副
二、平面四杆机构的演化型式
对心式曲柄滑块机构 偏置式曲柄滑块机构
曲柄滑块机构
应用举例：内燃机、空气压缩机、冲床和缝纫机等。
2.导杆机构
取曲柄滑块机构中的不同构件作为机架，可以得到以下 四种不同的机构。
曲柄滑块机构
转动导杆机构
定块机构
摇块导杆机构
应用
小型刨床机构
曲柄摆动导杆机构 (a)曲柄摆动导杆机构; (b)电气开关
卡车车厢自动翻转卸料机构
K 1
摇杆的摆角 ψ＝∠C1DC2 ；
三、压力角和传动角
压力角
从动件受力点（C点）的受力方向与 受力点的速度方向之间所夹的锐角。
传动角
压力角的余角。
压力角越小，传动角越大，机构 传力性能越好。设计时应使
1．曲柄滑块机构 2．导杆机构 3．偏心轮机构
一、平面四杆机构的基本型式
1.曲柄摇杆机构
☆ 两连架杆中一个为曲柄，另
一个为摇杆。
曲柄为主动件时， 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。
摇杆为主动件时， 则可以将摇杆的摆动转换为 曲柄的整周回转运动。
应用举例：
①牛头刨床工作台横向进给机构 ②缝纫机的踏板机构