机械原理（朱龙英西电版）第03章平面连杆机构

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1、第3章　平面连杆机构3.1平面连杆机构的类型及演化3.2平面连杆机构的工作特性3.3连杆机构的设计3.4平面机构的运动分析思考题及习题3.1平面连杆机构的类型及演化3.1.1平面连杆机构的基本类型如图3-1所示，全部运动副均为转动副的四杆机构称做铰链四杆机构，它是四杆机构最基本的形式。在此机构中，杆件AD称为机架；与机架相联接的杆件AB、CD称为连架杆，其中能作整周回转运动的连架杆称为曲柄；只能在一定范围内作往复摆动的连架杆称为摇杆；杆件BC称为连杆。图3-1铰链四杆机构铰链四杆机构根据其两连架杆的不同运动

2、情况，又可分为以下三种类型。1.曲柄摇杆机构在铰链四杆机构中，若两连架杆中一杆为曲柄，另一杆为摇杆，则称该四杆机构为曲柄摇杆机构，如图3-2所示。此机构可应用于许多机械中，例如，图3-3所示的缝纫机踏板机构，图3-4所示的搅拌器机构，图3-5所示的雷达天线调整机构等。图3-2曲柄摇杆机构图3-3缝纫机踏板机构图3-4搅拌器机图3-5雷达天线调整机构2．双曲柄机构在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是相对机架作整周回转的曲柄，则称此机构为双曲柄机构，如图3-6所示。在图3-7所示的惯性筛中，当原动曲柄AB等

3、速回转时，从动曲柄CD作变速转动，从而使筛体6具有变化较大的加速度，利用加速度所产生的惯性力，使被筛材料达到理想的筛分效果。图3-6双曲柄机构图3-7惯性筛机构在双曲柄机构中，若相对两杆平行且相等，则称为平行双曲柄机构，如图3-8所示。这种机构的特点是两曲柄能以相同的角速度同时转动，而连杆作平行移动，故此机构也称为正平行四边形机构。图3-9所示的机车车轮联动机构和图3-10所示的摄影平台升降机构均为正平行四边形机构的应用实例。图3-8正平行四边形机构图3-9机车车轮联动机构图3-10摄影平台升降机构在图3-

4、11所示双曲柄机构中，虽然其对应边长度也相等，但BC杆与AD杆并不平行，两曲柄AB和CD转动方向也相反，故称其为反平行四边形机构。在图3-12中，车门开闭机构利用反平行四边形机构运动时两曲柄转向相反的特性，达到两扇车门同时敞开或关闭的目的。图3-11双曲柄机构图3-12车门开闭机构3.双摇杆机构当铰链四杆机构中的两连架杆都是摇杆时，称为双摇杆机构，如图3-13所示。图3-14所示的鹤式起重机的双摇杆机构ABCD，可使悬挂重物作近似水平移动。图3-13双摇杆机构图3-14鹤式起重机构3.1.2四杆机构的演化

5、前面介绍的三种铰链四杆机构是平面四杆机构的三种基本类型，但它们还远不能满足实际工作机械的需要。在工程应用中，还广泛地采用着其它形式的四杆机构，不过这些形式的四杆机构，可认为是由四杆机构的基本形式演化而来的。四杆机构的演化，不仅是为了满足运动方面的要求，还是为了改善受力状况以及满足结构设计上的需要。虽然各种演化机构的外形各不相同，但它们的性质以及分析和设计方法常常是相同的或类似的，这就为连杆机构的创新设计提供了方便。下面介绍几种四杆机构演化方法及演化后的变异机构。1．改变构件的形状和运动尺寸在图3-15(a

6、)所示的曲柄摇杆机构中，当曲柄1绕铰链A回转时，铰链C将沿着以D为圆心的圆弧作往复运动。如果把摇杆3做成滑块形式(如图3-15(b)所示)，使其沿圆弧导轨作往复滑动，显然其运动性质并未发生改变，但此时铰链四杆机构已演化为具有曲线导轨的曲柄滑块机构。图3-15改变构件的形状对机构进行演化如果将图3-15(a)中摇杆3的长度增至无穷大，则图3-15(b)中的曲线导轨将变成直线导轨，于是铰链四杆机构就演化成为常见的曲柄滑块机构，如图3-16所示。图3-16(a)为具有偏距e的偏置曲柄滑块机构；图3-16(b)则为

7、无偏距的对心曲柄滑块机构。曲柄滑块机构在冲床、内燃机等机械中得到了广泛的应用。图3-16改变构件的运动尺寸对机构进行演化对于图3-16(b)所示的曲柄滑块机构，如果将连杆2的长度增至无穷大，则曲柄滑块机构可进一步演化为图3-17所示的双滑块四杆机构。在图3-17(b)所示的曲柄滑块机构中，从动件3的位移与原动件1转角的正弦成正比，故称为正弦机构。由上所述可知，移动副可认为是由回转中心在无穷远处的转动副演化而来的。图3-17双滑块四杆机构2.改变运动副的尺寸在图3-18(a)所示的曲柄滑块机构中，当曲柄AB的

8、尺寸较小时，由于结构的需要，常将曲柄改为如图3-18(b)所示的偏心盘，其回转中心A至几何中心B的偏心距等于曲柄的长度，这种机构称为偏心轮机构。其运动特性与曲柄滑块机构完全相同。偏心轮机构可认为是将曲柄滑块机构中转动副B的半径扩大，使之超过曲柄长度演化而成的。偏心轮机构在锻压设备和柱塞泵等中应用较广。图3-18改变运动副的尺寸3.选用不同的构件为机架选运动链中不同构件作为机架以获得不同机构的演化方法称为机构的倒置