机械原理 平面连杆机构及设计

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1、第二章平面连杆机构及其设计主要内容2.1平面四杆机构基本形式、演变及其应用2.2平面四杆机构设计中的共性问题2.3平面四杆机构的设计若干个构件全用低副联接而成的机构，也称之为低副机构。一、连杆机构二、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四杆机构、五杆机构、六杆机构、…四杆机构六杆机构三、平面连杆机构的特点适用于传递较大的动力，常用于动力机械依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度能够实现多种运动轨迹曲线和运动规

2、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：不宜于传递高速运动可能产生较大的运动累积误差机械手四、平面连杆机构的应用举升汽车中那些部位用到连杆机构飞机起落架火车头内燃机起重装置矿山颚式碎矿机将大石头压成小石头机器马机架连架杆连架杆连杆在连架杆中，能绕其轴线回转360°者称为曲柄；仅能绕其轴线往复摆动者称为摇杆。一、平面四杆机构的基本形式1）曲柄摇杆机构：一个连架杆为曲柄，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。§2-1平面四杆机构的基本形式、演变及其应用

3、41231、转动副转化为移动副二、平面四杆机构的演变41234123曲柄滑块机构铰链四杆机构2)对心曲柄滑块机构1)偏置曲柄滑块机构eABC321ABC321曲柄滑块机构2s2AB1正弦机构曲柄移动导杆机构1BC3A32、取不同构件为机架（机构倒置）1）铰链四杆机构的倒置直动滑杆机构（定块机构）曲柄摇块机构2）单滑块机构的倒置曲柄滑块机构曲柄转动导杆机构自卸卡车翻斗机构及其运动简图摇块机构广泛应用于摆动式内燃机和液压驱动装置内。如图所示自卸卡车翻斗机构及其运动简图。在该机构中，因为液压油缸3绕铰链C摆动，

4、故称为摇块。抽水唧筒机构直动滑杆机构曲柄摆动导杆机构及应用3）其他机构的倒置…?3、扩大转动副将转动副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。§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、死点四、运动的连续性BDAC1234abcdB2ACB1DE’F’GFEG’d+a

5、d-a

6、

7、b-c

8、b+c一、平面四杆机构有曲柄的条件为什么关注有曲柄条件？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

9、位置，三角形任意两边之和必大于第三边任意两边之差小于第三边即必须满足a+d≤b+c(2-1)

10、d-a

11、≥

12、b-c

13、(2-2)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(1)

14、d-a

15、≥

16、b-c

17、(2)a≤ba≤ca≤d从而可得(1)若d≥a，则可得a+b≤c+d(若b>c)a+c≤b+d(若c>b)a+d≤b+c结论（平面铰链四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≤其余两杆的杆长之和。（杆长和条件）(2)若d≤

18、a则可得1、若满足杆长和条件：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；以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双曲柄机构；以最短杆的对边构件为机架，则无曲柄存在，即该机构为双摇杆机构。2、若不满足杆长和条件，该机构是双摇杆机构。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。铰链四杆机构类型的判断条件babaeA显然，需满足:a+e≤b曲柄滑块机构有曲柄的条件BCC’B’eC”B”abBCC’B’A导杆机构有曲柄的条件摆动导杆机

19、构有曲柄的条件Eed-aaCABdB’E’e≤d-aEed+eaCABdd+e≤a转动导杆机构有曲柄的条件二、平面四杆机构输出件的急回特性θψC1B1C2B2DABC12摆角极位夹角CD左行耗时:t2=2/1=180°+θ,2=180°-θCD右行耗时:t1=1/显然：若θ≠0，则：t1>t2问:是否存在无急回特性的四杆机构?=v2/v1=（C1C2/t2）/（C1C2/t1）=t1/t2=1/2=(180°+θ)/(180°-θ)输出件空回行程的平均速度—————————————输出件工

20、作行程的平均速度k=θ=180°（k-1）/（k+1）行程速度变化系数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0C2C2BB1C1B2Cθ曲柄滑块机构问:是否存在无急回特性的曲柄滑块机构?AC1B2B1BCAθAB1DC∞B2=导杆机构的急回问:是否存在无急回特性的导杆机构?F1=FcosαF2=FsinαABC