机械原理第二章

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。
曲柄滑块机构有曲柄的条件
B
a
b
e
B ’’
C” A B’
C C’
1）a为最短杆 2) a+e≤b.
导杆机构有曲柄的条件
a A
d
C
摆动导杆机构 B
1)a为最短杆，a+ed
转动导杆机构
2)d为最短杆，且满足d+ea
a+c≤b+d (若c>b)
从而可得
a≤b
a≤c
a≤d
(2) 若d≤a 则可得
dd
a b
b a
c c
d c a b
(b c) (c b)
dd
a b
d c
平面连杆机构有曲柄的条件： 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）
A1 B 2 F vB3
3 α= 0° C γ= 90°
vF α
C
2 B
3 αF 1 vB3
A 1 BvB3 α
2F 3
A
C
F
n αv
2、最小传动角的确定
Vc F2
γ= δ
或γ = 180- δ
B
C
’’
F
γγbδ c
Cγ F1 C’
F vc
B
’’
a A
δδmax d B’
δmin D
γmin=[δmin ,180 -δmax]min δ= arccos{[b2+c2-d2-a2+2adcos]/2bc}.
二、平面四杆机构输出件的急回特性
B
1
B1
C1
C
C2
θ极位夹角ψ
B2
A
D
2
摆角
v1 =C⌒1C2/t1 v2 =C⌒1C2/t2
1=180°+θ, 2=180°-θ
∵: 1>2 , ∴: t1>t2 , v1<v2
行程速比系数 输出件空回行程的平均速度
K = —输—出—件—工—作—行—程—的—平—均—速—度— = v2/v1 =（C1C2/t2）/ （C1C2/t1 ） = t1/t2 =1/2 =（180°+θ）/（180°-θ）
第二章
平面连杆机构及其 设计
一、 连杆机构
若干个构件全用低副 联接而成的机构，也 称之为低副机构。
二、连杆机构的分类
1、根据构件之间的相对运动分为：
平面连杆机构，空间连杆机构。 2、根据机构中构件数目分为：
曲柄滑块机 构待定
四杆机构、五杆机构、六杆机构等。
三、平面连杆机构的特点
1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。 2）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互
四、运动的连续性
一、平面四杆机构有曲柄的条件
B2Biblioteka Baidu
B 1a
2C bc 3
F
E B1 C A E’F’D b+c
d
G’
|b-c|
A 4D G
|d-a|
d+a
欲使连架杆AB成为曲柄，则必须使AB通过与 机架共线的两个位置，即必须满足
a+d≤b+c
(4-1)
|d-a|≥|b-c|
(4-2)
(1) 若d≥a，则可得 a+b≤c+d (若b>c)
四、运动的连续性
连杆机构的运动连续性：指该机构在运动中能够连续 实现给定的各个位置。
(B’B)
C1
C C2
1
C1 C3 C2
A
D
B1 B3
2
A
B2
D
C’1 C’ C’2
连杆机构的运动不连续的问题：错位不连续；错 序不连续。
θ=180°（K-1）/（K+1） 连杆机构输出件具有急回特性的条件
1）原动件等角速整周转动； 2）输出件具有正、反行程的往复运动； 3）极位夹角θ>0。
B
A
B1
B2 C1
A
A
B1
θ
B2
B1 C
=
D
C
B C1
θ
B2
C2 C C2
三、平面机构的压力角 和传动角、死点 B
A
F2 C
γ
F
α
δ F1
vc
铰链四杆机构类型的判断条件： 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。
2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆
阻力较小的空回行程中。
3 机构的死点位置
BF
A α
v
F Bα Av
C
F1 = Fcosα F2 = Fsinα
C
D
D
在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力 的条件下，当机构处于传动角γ=0°（或α=90°）的位 置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大， 均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置。
2 3
4 机架
绕其轴线回转360° 连架杆 者称为曲柄；仅能
绕其轴线往复摆动
者称为摇杆。
1）曲柄摇杆机构:两连架杆中，一个为曲柄， 而另一个为摇杆。 2）双曲柄机构 两连架杆均为曲柄。 3）双摇杆机构 两连架杆均为摇杆。
二 平面四杆机构的演变
1 转动副转化为移动副
C 2
B
1
A
3
3C
2
DB
1
A
D
B
2
A1
C3
B2 A1
C3
2
B
1
A
C
3
B
2C
1
A
3
s s lAB sin
2 取不同构件为机架（机构倒置）
曲柄滑块机构
导杆机构
曲柄摇块机构
直动滑杆机构
3 扩大转动副
B
C
A
C2
C1
B
C
A
§2-2 平面四杆机构设计中的共性问题
一、平面四杆机构有曲柄的条件 二、平面四杆机构输出件的急回特性
三、平面机构的压力角和传动角、死点
= 0, δmin= arccos{[b2+c2-(d-a)2]/2bc}
= 180, δmax= arccos{[b2+c2-(d+a)2]/2bc}
B’’ B
A
C’’C
min C’
B’
B’’ B
b ’’ C
eA a
C’ C’’ ’
B’
min= ’=arccos （a+e)/b
为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作
接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度 3）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程
上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构
不足之处： 1）不宜于传递高速运动。 2）可能产生较大的运动累积误差。
§2-1 平面四杆机构的基本形式、演变
及其应用
一、平面四杆机构的基本形式
连杆
在连架杆中，能
连架杆 1
D F1 = Fcosα F2 = Fsinα
1、机构压力角:在不计摩擦力、惯性力和重 力的条件下，机构中驱使输出件运动的力的 方向线与输出件上受力点的速度方向间所夹 的锐角，称为机构压力角，通常用α表示。
传动角：压力角的余角。 通常用γ表示. B
A
F2 C
γ
F
δ
α
F1
vc
D
机构的传动角和压力角作出如下规定： γmin≥[γ ]；[γ]= 3060°； αmax≤[α]。 [γ]、[α]分别为许用传动角和许用压力角。