天津大学机械原理与机械设计主编张策第六章连杆机构

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1、第六章连杆机构第六章连杆机构§6－1平面连杆机构的类型、特点和应用§6－2平面连杆机构的运动和动力特性§6－3平面连杆机构的综合概述和刚体位移矩阵§6－4平面刚体导引机构的综合§6－5平面函数生成机构的综合§6－6平面轨迹生成机构的综合§6－7按行程速比系数综合平面连杆机构应用：特征：有一作平面运动的构件，称为连杆。定义：由低副连接刚性构件组成的机构。第一节平面连杆机构的类型、特点和应用内燃机、牛头刨床、机械手爪、开窗户支撑、公共汽车开关门、折叠伞、折叠椅等。分类:平面连杆机构空间连杆机构平面连杆机构常以构件数命名：四杆机构、五杆机构、多杆机构等

2、。一.连杆机构的特点缺点：▲产生动载荷（惯性力），不适合高速。▲设计较复杂，难以实现精确的轨迹。本章重点介绍四杆机构。▲构件和运动副多，累积误差大，运动精度和效率较低。优点：▲采用低副，面接触、承载大、便于润滑、不易磨损形状简单、易加工、容易获得较高的制造精度。▲改变杆的相对长度，从动件运动规律不同。▲连杆曲线丰富。可满足不同要求。平面连杆机构的类型、特点和分类二.平面连杆机构的类型和应用1.平面四杆机构的基本型式和应用全部由转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构。连架杆——与机架相联的构件；机架——固定不动的构件；连杆——连接两连架杆且作平面

3、运动的构件；曲柄——作整周定轴回转的构件；摇杆——作定轴摆动的构件；平面连杆机构的类型、特点和分类（1）曲柄摇杆机构特征：曲柄＋摇杆作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。雷达天线俯仰机构缝纫机踏板机构（摇杆主动）（曲柄主动）平面连杆机构的类型、特点和分类搅拌机构（2）双曲柄机构特征：两个曲柄作用：将等速回转转变为等速或变速回转。惯性筛平面连杆机构的类型、特点和分类机车车轮联动机构特例：平行四边形机构特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动。AB=CDBC=AD摄影平台升降机构平面连杆机构的类型、特点和分类反平行四边形机构平行四边形机构存在运动不

4、确定位置。可采用两组机构错开排列的方法予以克服。平面连杆机构的类型、特点和分类（3）双摇杆机构特征：两个摇杆应用举例：鹤式起重机特例：等腰梯形机构——汽车转向机构平面连杆机构的类型、特点和分类(1)将转动副演化成移动副偏心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构正弦机构↓∞2.平面四杆机构的演化型式平面连杆机构的类型、特点和分类(2)选不同的构件为机架整转副——能作360˚相对回转的运动副；摆转副——只能作有限角度摆动的运动副。平面连杆机构的类型、特点和分类曲柄摇杆机构双摇杆机构双曲柄机构(2)选不同的构件为机架曲柄滑块机构转动导杆机构曲柄摇块机

5、构移动导杆机构平面连杆机构的类型、特点和分类(3)变换构件的形态将低副两运动副元素的包容关系进行逆换，不影响两构件之间的相对运动。平面连杆机构的类型、特点和分类摆动导杆机构曲柄摇块机构牛头刨床应用实例:小型刨床（摆动导杆机构）（转动导杆机构）平面连杆机构的类型、特点和分类(4)扩大转动副偏心轮机构曲柄滑块机构将转动副B加大，直至把转动副A包括进去，成为几何中心是B，转动中心为A的偏心圆盘。平面连杆机构的类型、特点和分类第二节平面连杆机构的运动和动力特性1.平面四杆机构存在曲柄的条件平面四杆机构具有整转副则可能存在曲柄。设l1

6、周回转，必有两次与机架共线。l1+l2≤l3+l4l1+l3≤l2+l4l1+l4≤l2+l3由△B2C2D可得：由△B1C1D可得：l2≤(l4–l1)+l3l3≤(l4–l1)+l2将以上三式两两相加得：即：l1≤l2l1≤l3l1≤l4AB为最短杆同理，若l1>l4，可得：l4≤l1,l4≤l2,l4≤l3即：AD为最短杆▲连架杆之一或机架为最短杆。曲柄存在的条件:（Grashof定理）▲最长杆与最短杆的长度之和≤其他两杆长度之和称为杆长条件。此时，铰链A、B均为整转副。当满足杆长条件时，其最短杆上的转动副都是整转副。平面连杆机构的运动

7、和动力特性2.压力角和传动角压力角：作用在从动件上的驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角α。切向分力Ft=Fcosα法向分力Fn=Fcosγγ↑Ft↑对传动有利。=Fsinγ常用γ的大小来表示机构传力性能的好坏,称γ为传动角。γ是α的余角。平面连杆机构的运动和动力特性当∠BCD≤90°时，γ＝∠BCD因此设计时一般要求:γmin≥40°。当∠BCD＞90°时，γ＝180°-∠BCD当∠BCD最小或最大时，即在主动曲柄与机架共线的位置，都有可能出现γmin平面连杆机构的运动和动力特性由于在机构运动过程中，γ角是变化的，γmin出现的位置：当∠

8、B2C2D＞90°（φ=180°）时，γmin＝[δmin,180°-δmax]min根据余弦定律，当∠B1C1D≤90°（φ=0）时，