平面连杆机构及其设计(3)

最短构件为机架
最短杆对边的为机架
双曲柄机构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
可整理ppt
双摇杆机构 21
2、曲柄滑块机构曲柄存在条件
B1
Aa
B2
b
e
E
C1
C2
直角△ AC1E：AC1＞AE b-a>e 直角△ AC2E： AC2＞AE a+b>e
b>a+e b>a-e
→ 曲柄存在的条件: b>a+e
偏置
b可>整a理ppt
对心 ( e=0)
2C
2C
B
3
B
3
1 A
4
D
1 A
4
D
2C
B
3
A1
D
4
曲柄 → 偏心轮
偏心轮机构 → 曲柄为偏心轮结构的连杆结构
偏心距＝曲柄长
偏心轮机构应用：
多用于曲柄销承受较大冲击、曲柄较短、需安装在直
轴中部的机器。
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2、转动副转化成移动副
2 B
1 A
4
C
Kc
3 D
B2 1 A
3
C
Kc
4
D
B2 1 A
证明：
不失一般性，以图中的转动副A 为例，证明转动副A成为整转副的条件。
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C
b B2
a1
A
d
3c
b
D B1 a A 4
C1 c
B2 d
DA 4
C2
c b
a
D
B2 d
4
在机构运动的任一位置，若令f = lBD，则由三角形的边角关系：
b+c≥f，b+c≥fmax=a+d，
(B在B1处)
|b－c|≤f，|b－c|≤fmin=|d－a| （B在B2处）
3、实验法
3
课外实践作品 ——仿生尺蠖机构
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4
§3-2 平面四杆机构的基本型式与演化
一、铰链四杆机构
所有运动副均为转动副的平面四杆机构。 (含有0个移动副)
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4 — 机架
→ 固定不动
B
2 — 连杆
→ 平面运动
1，3 — 连架杆 → 定轴转动
1 A
C 2
3
D 4
整转副：二构件相对运动为整周转动 —— A 摆动副：二构件相对运动不为整周转动 —— D
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(1) 正弦机构 (曲柄移动导杆机构 )
移动构件 — 2、 3
S3lAB si n
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缝纫机的刺布机构等
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(2) 正切机构
移动构件 — 2、 3
S3ltan
(3) 双转块机构 (十字滑块联轴节)
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(4) 双滑块机构 （椭圆仪）
连杆BC连线上的任一点轨迹为以A为中心的椭圆。 其中，中点D的轨迹是以A为圆心的圆。
曲柄： 作整周转动的连架杆 —— 1
摇杆： 非整周转动的连架杆 —— 3
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6
铰链四杆机构的基本形式:（根据连架杆不同运动形式分）
（1）曲柄摇杆机构
（3）双摇杆机构
雷达天线俯仰机构 缝纫机机构
（2）双曲柄机构
正平行四边形机构
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鹤式起重机机构
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二、铰链四杆机构的演化
1、扩大转动副
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二、平面四杆机构工作特性
1、行程速度变化系数
(1) 机构的急回运动特性 原动件作匀速转动，从动件相对机架作往复运动的机构， 从动件正行程和反行程的平均速度不相等的特性。
C1
B
1
A
B2
2
B1
C
ψ D
正行程 ：
C2
曲柄AB1→AB2， 1 , t1 1/
摇杆C1D→C2D， , CD/t1
反行程 ：
曲柄AB2→AB1， 2 , t2 2/
摇杆C2D→C1D， , C' D/t2
21 t2t1 C ' DCD
曲柄摇杆机构
可整理ppt 正行程慢，反行程快。 23
(2) 行程速度变化系数
K输 输出 出从 从动 动 慢 快件 件 行 行程 程的 的平 平均 均vv慢 快 速 速 ） ）度 度 1 （ （
3 C
4
e
B
2
1
A
4
C3
(1) 曲柄滑块机构（偏距e） e≠0，偏置曲柄滑块机构 e=0， 对心曲柄滑块机可整构理ppt
冲床、内燃机、 空压机、曲柄压力机等。
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(2) 导杆机构
导杆 — 3 作用：对滑块起导路作用
导杆整周转动 → 转动导杆机构 导杆只作摆动 → 摆动导杆机构
牛头刨床、插床等
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2、缺点：
（1）只能近似实现给定的运动规律;
（2）设计复杂；
（3）只适合速度较低的场合。
可整理ppt
2
三、平面连杆机构设计的基本问题
① 连杆机构的构件数目 选型设计
② 运动副类型与数目
尺寸设计 ① 转动副中心之间的距离 ② 移动副位置尺寸
四、设计方法：
1、图解法
2、解析法 可整理ppt
1、实现构件给定位置 2、实现已知运动规律 3、实现已知运动轨迹
曲柄摇杆、双摇杆
(摇杆主动)
四杆机构含有1个移动副 更换机架
曲柄滑块、导杆 摇块、定块
四杆机构含有2个移动副 更换机架
可整理ppt
正弦、正切 双转块、双滑块
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§3-3 平面四杆机构曲柄存在条件及特性
一、平面四杆机构曲柄存在条件
1、铰链四杆机构整转副存在条件 （1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的 长度之和（称为杆长条件）； （2）组成该整转副的两构件之一为最短杆。
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3、更换机架
构件4为机架 → 曲柄滑块机构 (a) 构件2为机架 → 摇块机构 (c) 构件1为机架 → 转动导杆机构可(整b理) ppt 构件3为机架 → 定块机1构7 (d)
教材中所示不同形式的四杆机构
四杆机构含有0个移动副 更换机架
转动副变移动副
曲柄摇杆、双曲柄
(曲柄主动)
1 2 1 18 80 0 1 22
K C C ' D D
t2 t1 t2
第三章 平面连杆机构及其设计
本章重点： 平面四杆机构的类型、 基本知识和设计。
本章难点： 平面四杆机构的设计。
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1
§3-1 平面连杆机构的特点及设计的基本问题
一、平面连杆机构： 由低副联接而成的机构。
二、平面连杆机构的特点：
1、优点：面接触—承载能力强，便于润滑寿命长； 低副—形状简单，易加工，易于操纵机构。
若a<d，则|d－a|=d－a
若a>d，则|d－a|=a－d
a+b≤c+d
d+b≤c+a
→ a+c≤b+d 且 a = min → d+c≤b+a 且 d = min
a+d≤c+b
可整理ppt d+a≤c+b
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铰链四杆机构曲柄存在条件(类型判定)：
杆长之和条件
N
双摇杆机构
Y
Y
最短杆为连架杆
Y
曲柄摇杆机构
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(3) 摇块机构
摇块 — 3 绕C点摇摆
自卸卡车车厢的举升机构等
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(4) 定块机构（又名移动导杆机构）
定块 — 3 固定不动
手摇唧筒机构等
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转动副 移动副
四杆机构含有一个移动副 四杆机构含有二个移动副
曲柄滑块机构 导杆机构 摇块机构 定块机构
正弦机构 正切机构 双转块机构 双滑块机构