机械原理第五章 连杆机构设计

锻压机肘杆机构
可变行程滑块机构
汽车空气泵
单侧曲线槽导杆机构
3）可用于远距离操纵、重载机构，如：自行车手闸机构，挖掘 机等。
4）连杆曲线丰富，可实现特定的轨迹要求，如：搅拌机构， 鹤式起重机等。
挖掘机
搅拌机构
鹤式起重机
二、平面连杆机构的缺点 1）运动副中的间隙会造成较大累积误差，运动精度较低。 2）多杆机构设计复杂，效率低。 3）多数构件作变速运动，其惯性力难以平衡，不适用于高速。
曲柄摇杆机构
双摇杆机构
双曲柄机构
2）曲柄滑块机构的倒置及应用
曲柄滑块机构 转动（摆动）导杆机构 移动导杆机构
小型刨 床的转 动导杆 机构
曲柄摇块机构
牛头刨 床的摆 动导杆 机构
唧筒 （移动导杆）
液压泵 （曲柄摇块机构）
3）双滑块机构的倒置 导路为机架——双滑块机构
滑块为机架——正弦机构
连杆为机架——双转块机构
多杆机构大都是四杆机构组合或扩展的结果。 六杆机构及六杆机构的实际应用 本章介绍四杆机构的分析和设计。
§5-2 平面四杆机构的类型和应用
一、 铰链四杆机构的基本型式和应用 铰链四杆机构：全部用回转副联 接而成的四杆机构。
铰链四杆机构分为：曲柄摇杆机 构、双曲柄机构和双摇杆机构。
摆转副（C、D） 转动副
1）最短杆长度＋最长杆长度≤其余两杆长度之和；（杆长条件） 2）组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。 2. 铰链四杆机构存在曲柄的条件 1）各杆长度应满足杆长条件； 2）最短杆为连架杆或机架。
3. 铰链四杆机构类型的判别 1）各杆长度满足杆长条件（存在两个周转副） 2）各杆长度不满足杆长条件
结论：
常见平面连杆机构：铰链四杆机构（雷达天线，飞剪，搅拌机） 曲柄滑块机构 摆动导杆机构
一、平面连杆机构的优点和应用 1）低副便于加工、润滑；构件间压强小、磨损小、承载能力大、 寿命长；
2）连杆机构型式多样，可实现转动、移动、摆动、平面复合运 动等运动形式间的转换。如：锻压机肘杆机构，单侧曲 线槽导杆机构，汽车空气泵，可变行程滑块机构，等。
解：若为曲柄摇杆机构，则AB必
B
为最短杆，由杆长条件得
lAB+lBC≤lCD+lAD
wk.baidu.com
A
D
所以，lAB≤lCD＋lAD－lBC=(35＋30－50)mm=15mm
即 lAB≤15mm时，该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。
二、急回运动
原动件匀速转动时，从动件往返的平均速度不同。以曲柄摇杆机 构为例。
1.摇杆的极位、摆角
应用（动画演示）：飞机起落架，鹤式起重机，汽车前轮转 向机构，电风扇摇头机构等。
特例：等腰梯形机构
鹤式起重机
汽车前轮转向机构运动
二、 铰链四杆机构的演化机构和应用 演化途径：改变构件的形式和尺寸、改变运动副的尺寸、改变机架等
1.改变构件的形式和运动尺寸 演化为单滑块机构或双滑块机构
曲柄摇杆机构
↓∞
偏置曲柄滑块机构
正弦机构
对心曲柄滑块机构
2.改变运动副的尺寸 演化为偏心轮机构和内置偏心轮机构
2C
2C
B 1 A
4
3
B
3
1
DA
D
4
曲柄摇杆机构演化为偏心轮机构
2C
B
3
A1
D
4
扩大 转动副
扩大 移动副
曲柄滑块机构
偏心轮机构
内置偏心轮机构
3.选择不同的构件作机架（机构的倒置） 1）曲柄摇杆机构的倒置
机械原理
第五章 平面连杆机构及其设计
§5-1 平面连杆机构的应用及传动特点 §5-2 平面四杆机构的类型和应用 §5-3 平面四杆机构的一些共性问题 §5-4 平面四杆机构的设计
§5-1 平面连杆机构的应用及传动特点
平面连杆机构:各构件全部用低副联接而成的平面机构（低副机构）. 应用举例 如：四足机器人（图片、动画）、内燃机中的曲柄滑块机构、 汽车刮水器、缝纫机踏板机构、仪表指示机构等。
椭圆仪 压缩机 十字滑块联轴器
4.运动副元素的逆换
曲柄摇块机构 5. 演化机构及现场应用
摆动导杆机构
§5-3 平面四杆机构的一些共性问题
一、四杆机构存在曲柄的条件 1. 周转副存在的条件 （以曲柄摇杆机构为例，周转副的存在条件是曲柄摇杆机构存在 曲柄的必要条件，与机构的几何尺寸有关，亦称作杆长条件）
周转副（A、B） 周转副——组成转动副的两个构件作整周相对转动的转动副；
连架杆——与机架相联的构件；
曲柄1——作整周定轴回转的构件； 摇杆3——作定轴摆动的构件； 连杆2——不与机架直接相连的构件。常作平面复合运动；
1.曲柄摇杆机构
铰链四杆机构中，若两连架杆中有一个为曲柄，另一个为 摇杆，则称为曲柄摇杆机构。实现转动和摆动的转换。
若铰链四杆机构各杆长度满足杆长条件，当最短杆为连架杆 时，则机构为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，则机构为双 曲柄机构；当最短杆的相对杆为机架时，机构为双摇杆机构。
如果各杆长度不满足杆长条件，则机构无周转副，此时不论 以何杆为机架，机构均为双摇杆机构。
4. 曲柄滑块机构存在曲柄的条件
根据曲柄摇杆机构的演化过程及曲柄摇杆机构曲柄存在的
不等长双曲柄机构
惯性筛机构
特例：平行四边形机构 平行四边形机构存在运动不确定位置。
摄影平台升降机构
可采用两组机构错开排列的方法予以 克服，如机车联动机构。
特例：反平行四边形机构
机车车轮联动机构
反平行四边形机构
车门启闭机构
3. 双摇杆机构
两连架杆都不能整周回转，故为双摇杆机构。两摇杆等长时， 称为等腰梯形机构。
条件，机架为无穷大+偏距e，则有：
a
偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件：
b
① a＋e≤b； ② a为最短杆。
若偏距=0，则得对心曲柄滑块机构有曲柄的条件：
① a≤b； ② a为最短杆。
例5-1 图示铰链四杆机构，lBC=50mm，lCD=35mm，
lAD=30mm，AD为机架，若为曲柄摇杆机构，
试讨论lAB的取值范围。 C
主动曲柄与连杆两次共线时， 从动件所处的位置为从动件的
极限位置。（C1D、C2D ）
从动件两极位间的夹角称为 摇杆的摆角 。
2.极位夹角
应用（动画演示）：雷达天线俯仰角调整机构，飞剪机构， 搅拌机构，摄影机抓片机构、缝纫机踏板机构等。
雷达天线俯仰机构 （ 曲柄为原动件 ）
缝纫机踏板机构 （ 摇杆为原动件 ）
2. 双曲柄机构 两连架杆都能整周回转，故为双曲柄机构。
应用（实例动画演示）：惯性筛机构，摄影机平台升降机构， 车门启闭机构等。