连杆机构PPt

（2）若构件2为机架时—曲柄摇块机构 翻斗车
（3）若取构件3为机架—定块机构或直动滑杆机构 抽水唧筒
例：选择双滑块机构中的不同构件 作为机架可得不同的机构
2 1
3 4
正弦机构
2
1 4
3
椭圆仪机构
3.改变运动副的尺寸，如:扩大转动副（偏心轮机构） 来演化四杆机构
其演化过程 (e-偏心距，e=L1):
有效分力：Ft=Fcosa 有害分力：Fn=Fsina
α愈小，机构传动性能愈好。
（2）传动角g
传动角： 连杆与从动件所夹的锐角 g , g = 900-a
ɣ 越大，机构的传动性能越好；反之，α越大，γ越小，机构传 力越困难，当γ小到一定程度时，会由于摩擦力的作用而发生自
锁现象。自锁现象是由于作用力的方向不合适，即使增加作用力 也不能克服摩擦阻力使机构运动的现象。因此，传动角ɣ的理想值 应保持在接近最大值90°附近。设计时一般应使 gmin≥40°，对于 高速大功率机械应使 gmin≥50°。
B
C
A
C2
C1
B
C
A
偏心轮机构 增大了运动副的尺寸，提高了强度和刚度
2.2 平面四杆机构的基本特性
一、铰链四杆机构中曲柄存在的条件
若杆AB为曲柄，作整周回转，必有两次与机架共线
则由△B’C’D可得：三角形任意两边之和大于第三边
l1+ l4 ≤ l2 + l3 则由△B”C”D可得：
l2≤(l4 – l1)+ l3
解：（1）如果能成为曲柄摇杆机构，lAB ≤20mm （2）如果能成为双曲柄机构，则应满足“最长杆
与最短杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，且 杆AD为最短杆”。则
a. 若BC为最长杆， 80mm≤lAB ≤100mm b. 若AB为最长杆，100mm≤lAB ≤120mm
综合：80mm≤lAB ≤120mm (3)a. AB为最短杆，BC为最长杆
压力角和传动角在机构运动过程中是变化的。
当曲柄AB转到与机架AD共线的两个位置AB1和AB2时，传动 角将出现极值δmax和δmin。比较这两个位置的传动角，其值较 小者即为最小传动角。
4、死（止）点位置
在曲柄摇机构中，若摇杆为主动件，当摇杆处于两极限位 置时，从动曲柄与连杆共线，主动摇杆通过连杆传给从动曲柄 的作用力通过曲柄的转动中心，此时曲柄的压力角α=90°， 传动角γ=0°,因此无法推动曲柄转动，机构的这个位置称为 死点位置。
1）特点： ⑴两连架杆均为曲柄；
⑵主动曲柄匀速转动 ω1= C. 从动曲柄变速转动 ω2= f(t)
2）应用： 惯性筛
3）平行双曲柄机构
⑴ 特点: 两曲柄等长且平行，ω1=ω2 ; 当两曲柄共线时，有可能成为反向双曲柄机构, 此时的ω1≠ω2
平行双曲柄机构
反平行双曲柄机构
双曲柄机构运动不确定性
第2章 平面连杆机构
§2-1 平面四杆机构的基本形式及演 化形式 §2-2 平面四杆机构的基本特性 §2-3 平面四杆机构的运动设计
2.1 平面四杆机构的基本形式及演化形式
1.平面连杆机构——若干刚性构件通过低副连接而
成的平面机构。
B
C
2.平面连杆机构具有运动可逆性。
A
D
3.平面连杆机构主要优点：
（2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆机构。
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。
想一想：下列机构是何机构？？？？
例1：已知铰链四杆机构的各杆的尺寸，机架的位置， 判断各四杆机构的类型。课本P38.2-1
例2 在图中已知 lBC =100mm, lCD =70mm, lAD =50mm,AD为固定件。 （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 ； （3）如果该机构能成为双摇杆机构，求lAB 。
飞机起落架--落地后地面对机轮的力不会使杆CD转动
（B、C、D三点共线），从而保证飞机安全可靠降落。
总结
1、铰链四杆机构的基本类型、应用 2、铰链四杆机构的演化 3、平面四杆机构的几个工作特性 （1）曲柄存在的条件 （2）压力角和传动角 （3）急回特性 （4）死点位置
（3）最小传动角的位置
铰链四杆机构在曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。
对于曲柄滑块机构，当主动件为 曲柄时，最小传动角出现在曲柄 与机架垂直的位置。
对于摆动导杆机构，由于在任何位置 时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力 的方向，与从动杆上受力点的速度方 向始终一致，所以传动角等于90度。
要注意的是，机构的压力角和传动角是对从动件而言的。
AD——机架 AB、CD——连架杆 BC——连杆
连架杆
能整圈回转——曲柄 往复摆动——摇杆
1、曲柄摇杆机构
1）特点： 一为曲柄
连架杆 一为摇杆
2）应用： ⑴缝纫机踏板机构：摇杆主动
（2）卫星接收装置：曲柄主动
点击播放动画
(3)汽车玻璃窗雨刷:摇杆主动
(4)搅拌器: 曲柄主动
2、双曲柄机构
1 2
1800 1800
上式表明，机构急回速度取决于极位夹角θ的大小。
由上式可得： 1800 k 1 一般： K ≤ 2， ∴ θ为锐角。
k 1
可见：θ↑ K↑急回特性越显著——导致机器动载↑ 冲击↑，传动
平稳性变差。
急回特性的作用
四杆机构的急回特性可以节省时间，提高生产率。
应用----牛头刨床传动机构
主 动 件
脚踏缝纫机的停止现象
克服止点：为了使机构能顺利地通过死点位置，通 常在从动件轴上安装飞轮，利用飞轮的惯性通过死点 位置。也可采用多组机构交错排列的方法，如：两组 机构交错排列，使左右两机构不同时处于死点位置。
利用止点：在工程上有时也需利用机构的死点位置 来进行工作。
例如：飞机的起落架、折叠式家具和夹具等机构， 如下图所示。
对应的时间 t1 1 / 1
2 1800
t2 2 / 1 故 v2 > v1
摇杆点C的平均速度 v1 C1C2 / t1
v2 C2C1 / t2
行程速比系数K
为了表示工作件往复运动时的急回程度，用V2和V1的比值K 来描述。
k
V2 V1
c2c1 / t2 c1c2 / t1
t1 t2
→ l1+ l2 ≤ l3 + l4
Leabharlann Baidu
l3≤(l4 – l1)+ l2
→ l1+ l3 ≤ l2 + l4
最长杆与 最短杆的 长度之和 ≤其他两 杆长度之 和
B A
C D
将以上三式两两相加，得：
l1≤ l2, l1≤ l3, l1≤ l4
l1即AB为最短杆
B’
l1
l2 C’ l2l3 AA l1
ll44 l4- l1
⑵ 解决办法：
a.利用从动曲柄本身（或附加质量）的惯性来导向；
b.在主、从动曲柄上错开移动角度再安装一组平行
四边形机构； c.增加第三个平行曲柄
（3）应用：
机车联动机构
车门启闭机构 反平行四边形机构
摄影台升降机构
3、双摇杆机构
1）特点：两连架杆都是摇杆 2）应用：
飞机起落架机构
港口起重机
选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线
①采用低副。面接触、承载大、便于润滑、不易磨损 形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。
②改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。
③连杆曲线丰富。可满足不同要求。
4.平面连杆机构主要缺点： ①构件和运动副多，累积误差大、运动精度低、效率低。 ②产生动载荷（惯性力），不适合高速。 ③设计复杂，难以实现精确的轨迹。
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
C”
l3
DD
整转副的概念：相对转动360度的转动 副。
此时，铰链A为整转副。 若取BC为机架，则结论相同，可知铰链B也是整转副。
可知：当满足杆长条件时，其最短杆参与构成的转动 副都是整转副。
l2
C
B
A l1
l3
D
l4
1.整转副存在的条件（长度条件）： 最短构件与最长构件的长度之和小于等于其它两
构件长度之和，即Lmax+Lmin≤L’+L’’。反之无整转副。
汽车转向机构---等腰梯形机构
二、平面四杆机构的其他形式
1.通过改变构件的形状和几何尺寸来演化四杆机构 例如：曲柄滑快机构的演化
具体的演化过程如下：
（1）偏置曲柄滑块机构： （2）对心曲柄滑块机构：
曲柄滑块机构的应用：
2.取不同的构件为机架来演化四杆机构---机构倒置
以曲柄滑块机构为例：
B
2
A1
C3
如：（1）若取构件1为机架—导杆机构，构件4是导杆
1） 当L1<L2时，得到转动导杆机构，如小型刨床 2） 当L1>L2时，得到摆动导杆机构，如牛头刨床
摆杆
导杆
导杆－小型刨床
当构件2和构件4均能作整周转动，小型刨床的回转导 杆机构就是应用实例
当杆2的长度小于机架长度时，导秆4只能作来回摆 动，又称为摆动导秆机构，牛头刨中的主运动机构是 其应用实例。
二、平面四杆机构的运动特性
1.平面四杆机构的极限位置
图中曲柄以ω1逆时针等速转动 当曲柄AB与连杆BC两次共线时，从动件CD位于左右两极限位置。
主动件：曲柄 从动件：摇杆 极位：从动件的两 个极限位置
极位夹角θ：从动件处于两个极位时，曲柄两 位置之间的夹角
最大摆角ψ:摇杆往复摆过的最大角
2. 急回特性
20mm<lAB < 50mm b. AD为最短杆，BC为最长杆，则
50mm ≤ lAB < 80mm
c. 当 lAB >100时，AB 为最长杆，AD 为最短 lAB > 120 mm
另外，AB增大时，还应考虑到，BC与CD成伸直 共线时，需构成三角形的边长关系，即：
lAB < ( lBC + lCD ) + lAD lAB < 220 mm
工件夹紧机构----机构不会松脱
在连杆3上的手柄处施以压力F， 使连杆BC与连架杆CD成一直线 如图(b)，这时构件1的左端夹紧工件；撤去外力F之后，构件1在 工件反弹力Fn的作用下要顺时针转动，但是这时由于从动件3上 的传动角γ=0而处于死点位置，从而保持了工件上的夹紧力Fn 。 放松工件时，只要在手柄上加一个向上的外力F，就可使机构脱 出死点位置，从而放松工件。
E D C B
A
牛头刨床
小 型 刨 床 机 构
偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构也具有急回特性。 值得注意的是摆动导杆机构中θ=ψ，如图所示。
总结： 四杆机构存在急回特性必须具备以下条件： ①曲柄为主动件 ②从动件有极限位置 ③曲柄存在极位夹角
3. 压力角和传动角
（1）压力角a
压力角：从动件所受的力F与受力点速度Vc所夹的锐角a。
则 120 mm < lAB <220 mm 综合以上情况，可得lAB 的取值范围为：
20 mm < lAB <80 mm 120 mm < lAB <220 mm
例：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？
分析：（1）连杆的长度不可能是最短杆，否则的话
原动件作匀速转动，从动件作往复运动的机构，从 动件在返回行程中的平均速度大于工作行程的平均速 度的特性，称为急回特性。
“急回性能”分析
极位夹角
B
1 1
1
A
B1
2
C1
2
B2
C v1 C2 v2
3
摆角
4
D
设：曲柄以ω1顺时针等角速转动 当曲柄AB与连杆BC两次共线时，输出件CD处于两极限位置。
曲柄转角 1 1800
5.应用： 平面连杆机构广泛应用于各种机械和仪表中。
定块机构或直动滑杆机构
曲柄摇块机构
6.平面连杆机构常以构件数命名,如： 四杆机构，五杆机构等
本章主要讨论应用最广，最基础的平面四杆机构。
一、平面四杆机构的基本形式（铰链四杆机构）： 由4个杆状构件及4个转动副组成。
连杆 曲柄
B A
C D
摇杆
2.曲柄存在的条件： （1）最短构件与最长构件的长度之和小于等于其它 两构件长度之和；（杆长和的条件） （2）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。
整转副是曲柄存在的必要条件。
3.铰链四杆机构基本类型的判别方法： （1）在满足杆长和的条件下：
① 以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另一连架杆为 摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构； ②以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双曲柄机构； ③以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该机构为双摇 杆机构。