第02章 平面连杆机构

第三章平面连杆机构第一节平面四杆机构的类型及其应用第二节平面四杆机构的一些基本特性第三节

平面四杆机构的设计

第四节平面连杆机构的结构学习重点

预热：

什么是平面连杆机构？特点及研究内容是什么？

预热

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特点：面接触，承载能力强，耐磨损；

易于制造和获得较高的制造精度；

能实现多种运动规律。

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。

内容：类型、应用及其特性，平面四杆机构的设计

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．双摇杆机构二、平面四杆机构的演化型式

1．曲柄滑块机构

2．导杆机构

3．偏心轮机构

第一节平面四杆机构的类型及其应用

运动副全是转动副

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

7-3 缝纫机踏板机构

缝纫机踏板机构

牛头刨床进给机构(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

正平行四边形机构

蒸汽机车的车轮联动机构2.

双曲柄机构☆两个连架杆都能作整周回转运动振动筛（也称为惯性筛）

在双曲柄机构中，如果组成四边形的对边长度分别相等，即，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。

反平行四边形机构车门启闭机构

AD BC CD AB ==,

3.

双摇杆机构

☆两连架杆均为摇杆

飞机起落架机构

起重机中重物平移机构

汽车前轮转向机构(等腰梯形机构)

1.曲柄滑块机构

☆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对心式曲柄滑块机构

偏置式曲柄滑块机构

应用举例：内燃机、空气压缩机、冲床和缝纫机等。

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。

2.

导杆机构

❖曲柄转动导杆机构

❖曲柄摆动导杆机构

❖摆动导杆滑块机构（摇块机构）

❖移动导杆机构（定块机构）应用

(a)曲柄滑块机构; (b)转动导杆机构;

（c)摆动导杆滑块机构(摇块机构）; (d)移动导杆机构（定块机构）

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

手动抽水机卡车车厢自动翻转卸料机构

3.偏心轮机构

（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。

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

第二节平面四杆机构的一些基本特性

在中c

b d a +≤+①

②

在中c d b a +≤+b d c a +≤+c

a d

b +-≤)(b

a d c +-≤)(整理得

③⎪⎩

⎪⎨⎧

≤≤≤d a c a b a 将式①、②、③中的三个不等式两两相加，化简后得④

④

曲柄存在条件：

①最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；②连架杆与机架中必有一杆为最短杆。

你会判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构么？

一、曲柄存在条件

D C B 11∆D

C B 22∆

双摇杆机构

曲柄摇杆机构双摇杆机构双曲柄机构

c

b d a +≤+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

N

Y

d

c b a 、、、判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构

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

二、急回特性和行程速比系数

摇杆的摆角

ψ＝∠C 1DC 2 ；

极位夹角θ

工作行程

回程

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和的比值来衡量，称为行程速比系数。

θ

θ-+=o

o

180180K 1

1180

o

+-=K K θθ↗，↗，急回程度↗。θ= 0时，=1

时，机构无急回运动。

K K K K

传动角

压力角的余角。

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。

压力角越小，传动角越大，机构传力性能越好。设计时应使

≥在△ABD 和△BCD 中，分别有⎪⎩⎪⎨⎧-+=-+=δ

ϕcos 2cos 2222222bc c b l ad d a l BD BD 式中，

。δ

=∠BCD 联立求解得

bc

ad d a c b 2cos 2cos 2

222ϕδ+--+=

。

有最小值（或最大值）），（或－）时，（或δϕϕ11cos 1800o o

+==δ与γ

γα

m in γ[]

γ如何确定铰链四杆机构的最小传动角？