3.平面连杆机构

应用 泵
四、定块机构
——曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就 演化成定块机构。
应用
五、偏心轮机构——扩大转动副
用于曲柄长度要求较短、冲击在和较大的机械中。 颚式破碎机
总结： 铰链四杆机构可通过下列途径演化成其他形式的四杆 机构： 1)通过改变构件的相对长度将转动副演变成移动副； 2)通过扩大转动副获得偏心轮机构； 3)通过取不同的构件为机架获得不同的机构。
§3-5 平面四杆机构的设计
设计内容：选择形式；确定尺寸（运动简图）
两类问题：1）按给定的从动件的位置设计 2）按给定的运动轨迹设计
三种设计方法： 1）解析法 2）几何法 3）实验法
一、按给定的 行程速比系数设 计
1.曲柄摇杆 机构
已知条件：摇 杆长l3，摇杆的 摆角f，行程速比 系数K
设计实质：确 定固定铰链中心 的位置，定出曲 柄、连杆及机架 的长度。
2) 若此机构为双曲柄机构，依题意AD应为最短杆。应
满足：
l1+l4≤l2+l3 l1≤l2+l3–l4=30+35-50=15mm 当lmax=15mm时，该机构为双曲柄机构。
3) 若此机构为双摇杆机构，只要l1不满足上述两种情 况均能满足本题要求。即当15mm＜l1＜45mm和55mm＜ l1≤115mm（极限情况，即l4+l2+l3 =115mm）时，机构均
设计要点：
作一直角三角形，使其锐角=极位夹角。再 作直角三角形的外接圆。固定铰链中心即位 于圆周上。
二、按给定的连杆位置设计 1.已知连杆的两个位置 2.已知连杆的三个位置
连接连杆的对应 点，作其垂直平 分线
课堂练习
一、填空题
1.曲柄摇杆机构中行程速比系数K的大小取决 于 极位夹角 ，K值越大，机构的 急回特性 越显著。
为双摇杆机构。
§3-3 铰链四杆机构的传动特性
极限位置
摆角ψ，极位夹角θ
一、急回特性
曲柄AB1→AB2（φ1），摇杆C1D→C2D（ψ），时间t1， 速度v1
曲柄AB2→AB1（φ2），摇杆C2D→C1D（ψ），时间t2， 速度v2
行程速比系数: K=ω2/ω1=(ψ/t2)/ (ψ/t1) =t1 /t2 =φ1/φ2 =(180°+θ）/（180°-θ）
第三章 平面连杆机构
学习要求
（1）掌握铰链四杆机构的基本型式、应用和演化；
（2）熟悉曲柄存在的条件、压力角、传动角、死点位 置、极限位置、极位夹角、行程速比系数等基本概念， 并能绘图表示；
（3）了解四杆机构设计的基本问题，掌握设计平面四 杆机构的基本方法。
重点 （1）铰链四杆机构及铰链四杆机构基本类型的判断 （2）曲柄滑块机构是如何演化而来的？ （3）平面四杆机构的急回特性表示什么？与什么参数 有关？ （4）什么时候会出现死点位置，如何避免？如何利用？ （5）机构的压力角和传动角有什么关系？它们与传动 效率有什么关系？
来自百度文库 结论:偏置曲柄滑块机构具有急回特性
改变曲柄滑块机构的固定件得到以下机构。 二、导杆机构——将曲柄滑块机构中的曲柄改为机架
转动导杆机构 L1<L2 L1：机架长度
摆动导杆机构 L1>L2 L2 ：曲柄长度
应用
简易刨床
牛头刨床机构
三、摇块机构——曲柄滑块机构中，当将连杆改为机 架时，就演化成摇块机构。
3.铰链四杆机构如有曲柄存在则曲柄必为最短构件。 （ 对）
4.在曲柄滑块机构中当曲柄为主动件时机构没有死点。 （对 ）
对B'C' D：
l2 (l4 l1) l3 l1 l2 l4 l3 (1) l3 (l4 l1) l2 l1 l3 l4 l2 (2) 对B"C" D：
l1 l4 l2 l3 (3) (1) (2)，得：l1 l4 (1) (3)，得：l1 l3 (3) (2)，得：l1 l2
应用：
二、双曲柄机构 一般：主动曲柄匀速转动，从动曲柄变速转动
特殊：1）正平行四边形机构：对边平行且相等 特点：主、从动曲柄同速转动且方向相等
运动不确定现象：
2）反平行四边形机构：对边相等但不平行 特点：主、从动曲柄转向相反
公共汽车车门启闭机构
三、双摇杆机构
§3-2 铰链四杆机构基本类型的判断
平面连杆机构各构件间均用低副连接的平面机
构。 特点： 磨损较轻，润滑容易，便于加工且加工精度较高。 运动误差较大，结构和设计较复杂。
§3-1 铰链四杆机构的基本形式和应用
转动副
机架：4 连架杆：1、3 连杆：2
曲柄 能作360°转动的连架杆。 摇杆 不能作360°转动的连架杆。
一、曲柄摇杆机构
2）当最短杆+最长杆＞其余两杆之和 无论固定哪个构件，都为双摇杆机构
例：
例：在铰链四杆机构中，已知l2= 30mm，l3=35mm， l4=50mm，构件AD为机架，试问：
1）若此机构为曲柄摇杆机构，且构件AB为曲柄，求 l1min ；
2）若此机构为双曲柄机构，求l1max ； 3）若此机构为双摇杆机构，求l1的数值
2.在曲柄摇杆机构中，当 曲柄 与 机架 共线
时，机构可能出现最小传动角γmin 。
3.在铰链四杆机构中，与机架用转动副相连接的杆称 为 连架杆 。
4.在曲柄滑块机构中，若滑块作为主动件， 当 曲柄与连杆共线 时，机构会出现死点位置。 5.铰链四杆机构曲柄存在的条件是① 最短+最长≤其；余两杆 ② 曲柄为最短 。
整转副—能作360° 转动的回转副。
l1为短杆杆
整转副存在的条件： 1）最短杆+最长杆≦其余两杆之和； 2）最短杆两端的转动副为整转副(最短杆是曲柄)。
铰链四杆机构基本类型的判断： 1）当最短杆+最长杆≦其余两杆之和
a.固定最短杆的邻杆，得到曲柄摇杆机构 b.固定最短杆，得到双曲柄机构 c.固定最短杆的对杆，得到双摇杆机构
§3-4 铰链四杆机构的演化
一、曲柄滑块机构 转动副
移动副
摇杆 ∞ 曲柄摇杆机构
曲柄滑块机构
转动
往复移动
曲柄滑块机构的类型： 对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构
应用：活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等。
对心曲柄滑块机构
偏置曲柄滑块机构
曲柄存在条件：
对心曲柄滑块机构：L1<L2 行程S=2L1
偏置曲柄滑块机构：L1+e<L2
解：由式得 lmax+lmin≤l余1+l余2 1) 若此机构为曲柄摇杆机构，且构件AB为曲柄， 当l4为最长杆时，应满足：
l2+l4≤l1+l3 l1≥l4+l2–l3=50+30-35=45mm 当l1为最长杆时，应满足： l1+l2≤l3+l4 l1≤l3+l4–l2=50+35–30=55mm ∴45mm≤l1≤55mm时，该机构为曲柄摇杆机构。 Lmin=45mm。
θ——极位夹角。 θ =0，无急回特性； θ＞0，有急回特性。θ越大，急回特性就越显著。
利用急回特性可提高生产率。
二、压力角a和传动角g 压力角a——作用在从动件上的力与该力作用点绝对速 度之间所夹的锐角。
有效分力: Ft F cosa 有害分力: Fn F sina
压力角a越大，有效分力越小。反之亦然。
二、选择题
1.平面连杆机构是由 D 组成的机构。
A.高副； B.高副和低副； C.转动副； D.低副。
2.平面连杆机构，构件的最少数量是 C 。
A.二件； B.三件； C.四件； D.五件。
3.没有急回运动性质的四杆机构是 A
。
A.对心曲柄滑块机构； B.偏置曲柄滑块机构；
C.摆动导杆机构。
4.压力角可作为判断机构传力性能的标志，在平面连杆 机构中，压力角越大，机构传力性能 A 。
A.越差；
B.不受影响； C.越好。
5.曲柄摇杆机构的死点位置在 C 。
A.原动杆与连杆共线； B.原动杆与机架共线；
C.从动杆与连杆共线； D.从动杆与机架共线。
三、判断题
1.平面连杆机构是低副机构其接触处压强较小因此适 用于受力较大的场合。( 对 )
2.铰链四杆机构通过机架的转换就一定可以得到曲柄 摇杆机构双曲柄机构和双摇杆机构。( 错 )
当机构处于死点位置（ g=0°）时，机构发生自锁或 运动不确定。
消除死点的方法： 1）对曲柄施加外力。 2）利用构件自身或飞轮的惯性，使机构顺利通过死 点。 3）采用联动的两相同机构，使两机构的死点错开。
死点的利用： 1）飞机起落架 2）快速夹具
死点的利用： 1）飞机起落架
2）快速夹具
3）折叠靠椅
传动角g ——压力角的余角。
所以，压力角越小、传动角越大，机构的传力性能越 好，传动效率越高。
一般机械：
a amax 50;g g min 40
大功率机械：
a amax 40;g g min 50
三、死点位置
对曲柄摇杆机构，当摇杆为主动件时，从动件曲柄与 连杆在一条线上时，会出现死点。此时曲柄不转动。