第二章 平面连杆机构

第2章平面连杆机构

&2-1平面四杆机构的基本类型及其应用

一、铰链四杆机构

全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链四杆机构，简称铰链四杆机构。

机构的固定机构称为机架

与机架转动副相连接的构件称为连架杆

不与机架直接连接的构件称为连杆

若组成转动副的两构件能整周相对转动，则称该转动副为整转副，否则称为摆动副。

与机架组成整转副的连架杆称为曲柄

与机架组成摆动副的连架杆称为摇杆

1、曲柄连杆机构（图2-1（a））

A为整转副，D为摆动副，即连架杆1为曲柄，连架杆3为摇杆，此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。

通常曲柄为原动件，并作匀速运动；而摇杆为从动件，作变速往复摆动。

例：颚式破碎机

2、双曲柄机构（图2-1（b））

A、B为整转副，因1为机架，两连架杆2、4均为曲柄，此铰链四杆机构称为双曲柄机构。

双曲柄机构中，用的最多的是平行四边形机构，或称为平行双曲柄机构。

例：旋转式水泵

3、双摇杆机构（图2-1（d））

B、D为摆动副，因3为机架，两连架杆2、4均为摇杆，此铰链四杆机构称为双摇杆机构。

两摇杆长度相等的双摇杆机构，称为等腰梯形机构。

例：飞机起落架机构、轮式车辆的前轮转向机构

二、含一个移动副的四杆机构

1、曲柄滑块机构

（图2-8）机构1为曲柄，滑块3相对于机架4作往复移动，该机构称为曲柄滑块机构。

例：活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等。

2、导杆机构

（图2-9（b））所示为导杆机构

当l1

当l1>l2时（图2-10），连架杆4只能往复摆动，称为曲柄摆动导杆机构或摆动导杆机构。

例：牛头刨床、插床、回转式油泵等。

3、摇块机构和定块机构

（图2-9（c））所示为摆动滑块机构，或称为摇块机构

例：摆缸式内燃机、液压驱动装置等。

三、含两个移动副的四杆机构

含两个移动副的四杆机构常称为双滑块机构。

四种形式：

①两个移动副不相邻（正切机构）

②两个移动副相邻（正弦机构）

③两个移动副相邻，且均不与机架相关联（滑块联轴器）

④两个移动副都与机架相关联（椭圆仪）

四、具有偏心轮的四杆机构

当曲柄长度很小时，通常都把曲柄做成偏心轮，由此可增大轴颈的尺度，提高偏心轴的强度和刚度。

例：传力较大的剪床、冲床、颚式破碎机、内燃机等。

五、四杆机构的扩展

手动冲床是六杆机构。

多杆机构并不都是由若干四杆机构组成的。

&2-2平面四杆机构的基本特征

一、铰链四杆机构有整转副的条件

①铰链四杆机构有整转副的条件是最短杆与最长干长度之和小于或等于其余两杆长度之和；

②整转副是由最短杆与其相邻杆组成的。

要选择一个杆为机架作为判断：

(1)取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，故得双曲柄机构。

(2)取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整转副，故得曲柄摇

杆机构。

(3)取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，故得双摇杆机构。（如果铰链四杆机构中的最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则该机构中不存在整转副，无论取哪个机构都得双摇杆机构。）

二、急回特性

急回运动特性，可用行程速度变化系数（旧称行程速度比系数）K 表示，即 11180+-︒=K K θ

（θ角来表征机构的急回特性，同时又称为极位夹角

θ越大，K 越大，急回运动的性质也越显著。）

三、压力角和传动角

压力角α可作为评价机构传力性能的指标。

压力角α越小，有效分力就越大。

压力角α的余角γ（即连杆和从动摇杆之间所夹的锐角）来判断传力性能，γ称为传动角。

因为αγ-90︒=，所以α越小，γ越大，机构传力性能越好；

α越大，γ越小，机构传力性能越费劲，传动效率越低。

四、死点位置

曲柄作为从动件，当连杆与曲柄共线时，摇杆上的驱动力不能使曲柄转动，称为死点位置。（传动角为0的位置）

死点位置会使机构的从动件出现卡死或运动不确定现象。 例：缝纫机的踏板机构

&2-3平面四杆机构的设计

一、按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构

1、曲柄摇杆机构

2、摆动导杆机构

二、按给定连杆位置设计四杆机构

三、按照给定两连架杆对应位置设计四杆机构

四、按照给定点的运动轨迹设计四杆机构

1、连杆曲线

2、运用连杆曲线图谱设计四杆机构