第2章平面连杆机构课件.ppt

1、第第2 2章章 平面连杆机构平面连杆机构 平面连杆机构是由许多构件用平面连杆机构是由许多构件用低副低副(转转动副和移动副动副和移动副)连接组成的平面机构，有时连接组成的平面机构，有时也也称为称为平面低副机构平面低副机构。命名命名:根据所含有构件的数目。称为四杆机构，根据所含有构件的数目。称为四杆机构，多杆机构多杆机构(五杆机构、六杆机构五杆机构、六杆机构)。本章主要研究本章主要研究平面四杆机构平面四杆机构的类型、的类型、基本性质和设计方法。基本性质和设计方法。优点：优点：1.能够实现多种运动形式的转换，也可以实现各种预定的能够实现多种运动形式的转换，也可以实现各种预定的运动规律和复杂的运动轨迹

2、，容易满足生产中各种动作运动规律和复杂的运动轨迹，容易满足生产中各种动作要求；要求；2.面接触、承载大、便于润滑、不易磨损，适用于传递较面接触、承载大、便于润滑、不易磨损，适用于传递较大载荷的场合；大载荷的场合；3.机构中运动副的元素形状简单、易于加工制造和获得较机构中运动副的元素形状简单、易于加工制造和获得较高的制造精度。高的制造精度。缺点：缺点：1.1.只能近似地满足给定的运动规律和轨迹要求，且设计比只能近似地满足给定的运动规律和轨迹要求，且设计比较复杂；较复杂；2.2.运动构件产生的惯性力难以平衡，高速时会引起较大的运动构件产生的惯性力难以平衡，高速时会引起较大的振动，因此常用于速度较低

3、的场合。振动，因此常用于速度较低的场合。3.3.构件数和运动副数较多时，效率较低。构件数和运动副数较多时，效率较低。2-1 2-1 平面四杆机构的平面四杆机构的基本类型及其应用基本类型及其应用 平平面面四四杆杆机机构构铰链四杆机构铰链四杆机构 (全转动副全转动副)含有移动副含有移动副的平面四杆的平面四杆机构机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 曲柄导杆机构曲柄导杆机构 曲柄摇块机构曲柄摇块机构 移动导杆机构移动导杆机构 颚式破碎机简图FFrFFrFrFrFrFr搅拌机搅拌机容器转动，容器转动，搅拌头按某种轨迹运搅拌头按某种轨迹运动

4、，以完成搅拌工作。动，以完成搅拌工作。曲柄曲柄连杆连杆摇杆摇杆连杆曲线连杆曲线连杆连杆上点的轨迹上点的轨迹一、铰链四杆机构一、铰链四杆机构全部用转动副相连全部用转动副相连的平面四杆机构。的平面四杆机构。铰链四杆机构中，固定不动的构件为铰链四杆机构中，固定不动的构件为机架机架；与机架相连的构件为与机架相连的构件为连架杆连架杆，连架杆中，能绕机架的固定铰链作整周转动的称为连架杆中，能绕机架的固定铰链作整周转动的称为曲柄曲柄，仅能在一定角度范围内往复摆动的称为仅能在一定角度范围内往复摆动的称为摇杆摇杆；连接两连架杆且不与机架直接相连的构件称为连接两连架杆且不与机架直接相连的构件称为连杆。连杆。123

5、41,3连架杆连架杆与机架相连的构件与机架相连的构件机架机架相对固定的构件相对固定的构件连杆连杆2作一般平面运动的构件作一般平面运动的构件曲柄曲柄整周转动的连架杆整周转动的连架杆摇（摆）杆摇（摆）杆往复摆动的连架杆往复摆动的连架杆铰链四杆机构的基本型式铰链四杆机构的基本型式1.1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构2.2.双曲柄机构双曲柄机构3.3.双摇杆机构双摇杆机构曲柄曲柄整周转动的连架杆整周转动的连架杆摇（摆）杆摇（摆）杆往复摆动的连架杆往复摆动的连架杆曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构.曲柄摇杆曲柄摇杆机构机构作者：潘存云教授ABC1243DABDC1243雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构曲柄主动曲柄主动

6、缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构2143摇杆主动摇杆主动3124实例：ABCD1234当两个连架杆当两个连架杆AB、CD均为曲柄时均为曲柄时双曲柄机构2.2.双曲柄机构双曲柄机构1)1)定义定义:两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构。2)2)平行双曲柄机构平行双曲柄机构(对边相等对边相等)，是双曲柄机构是双曲柄机构中应用较多的类型。中应用较多的类型。3)3)转折点转折点(运动不确定状态运动不确定状态)：在以长边为机架的在以长边为机架的平行双曲柄机构中，当四个铰链中心处于同一直平行双曲柄机构中，当四个铰链中心处于同一直线上时，从动曲柄的回转方向可能不再与主动曲线上时，从动曲柄

7、的回转方向可能不再与主动曲柄转动方向相同，而是相反。柄转动方向相同，而是相反。4)4)转折点的消除方法。转折点的消除方法。图图2 29 9、1010。142313Tu2-9-101adba=c,b=d;平行双曲柄机构平行双曲柄机构c13两曲柄转向相同，且两曲柄转向相同，且 1=31会出现另一种运动的可能会出现另一种运动的可能即将出现转折点!平行双曲柄机构变成平行双曲柄机构变成反向双曲柄机构。反向双曲柄机构。可用如下方法解决：可用如下方法解决：1。靠本身质量或附加。靠本身质量或附加质量的惯性；质量的惯性；可用如下方法解决：可用如下方法解决：1。靠本身质量或附加。靠本身质量或附加质量的惯性；质量的

8、惯性；可用如下方法解决：可用如下方法解决：1。靠本身质量或附加。靠本身质量或附加质量的惯性；质量的惯性；可用如下方法解决：可用如下方法解决：1。靠本身质量或附加。靠本身质量或附加质量的惯性；质量的惯性；可用如下方法解决：可用如下方法解决：1。靠本身质量或附加。靠本身质量或附加质量的惯性；质量的惯性；可用如下方法解决：可用如下方法解决：1。靠本身质量或附加。靠本身质量或附加质量的惯性；质量的惯性；可用如下方法解决：可用如下方法解决：1。靠本身质量或附加。靠本身质量或附加质量的惯性；质量的惯性；可用如下方法解决：可用如下方法解决：1。靠本身质量或附加。靠本身质量或附加质量的惯性；质量的惯性；可用如

9、下方法解决：可用如下方法解决：1。靠本身质量或附加。靠本身质量或附加质量的惯性；质量的惯性；可用如下方法解决：可用如下方法解决：2.加一辅助曲柄加一辅助曲柄Tu2-10可用如下方法解决：可用如下方法解决：2.加一辅助曲柄加一辅助曲柄可用如下方法解决：可用如下方法解决：2.加一辅助曲柄加一辅助曲柄可用如下方法解决：可用如下方法解决：2.加一辅助曲柄加一辅助曲柄可用如下方法解决：可用如下方法解决：2.加一辅助曲柄加一辅助曲柄可用如下方法解决：可用如下方法解决：2.加一辅助曲柄加一辅助曲柄可用如下方法解决：可用如下方法解决：3，加一辅助连杆。，加一辅助连杆。3.3.双摇杆机构双摇杆机构1 1 定义：

10、定义：两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。2 2 双摇杆机构的双摇杆机构的应用：应用：港口起重机港口起重机CBADE?实例：鹤式吊鹤式吊CBADE?当两连架杆当两连架杆AB、CD均为摇杆时均为摇杆时双摇杆机构双摇杆机构鹤式吊鹤式吊CBADE?鹤式吊鹤式吊CBADE?CBADE?CBADE?CBADE?CBADE?CBADE?CBADE?CBADE?CBADE?CBADE?CBEAD?CBE1ADCBE1ADE2CBE1ADE2E3CBE1ADE2E3E4CBE1ADE2E3E4E5CBE1ADE2E3E4E5E6CBE1ADE2E3E4E5E6E7CBE1ADE2E

11、3E4E5E6CBE1ADE2E3E4E5CBE1ADE2E3E4CBE1ADE2E3CBE1ADE2CBE1AD曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构特点是：既能将曲柄的整周转动变特点是：既能将曲柄的整周转动变换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换换为摇杆的往复摆动，又能将摇杆的往复摆动变换为曲柄的连续回转运动。为曲柄的连续回转运动。双曲柄机构双曲柄机构的特点是：能将等角速度转动转变为周的特点是：能将等角速度转动转变为周期性的变角速度转动。期性的变角速度转动。例如：搅拌机、缝纫机等。例如：搅拌机、缝纫机等。例如：惯性筛、挖掘机（平行四边形机构）、车例如：惯性筛、挖掘机（平行四边形机构）、车门启闭机构

12、（反平行四边形机构）等。门启闭机构（反平行四边形机构）等。双摇杆机构双摇杆机构的特点是：两个连架杆均为摇杆的特点是：两个连架杆均为摇杆 。例如：起重机、电风扇摇头机构等。例如：起重机、电风扇摇头机构等。作者：潘存云教授偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构 二、含一个移动副的四杆机构二、含一个移动副的四杆机构 1.1.曲柄滑块机构：曲柄滑块机构：铰链四杆机构中，扩大转动副，铰链四杆机构中，扩大转动副，使转动副变成移动副。使转动副变成移动副。根据滑块往复移动根据滑块往复移动的导路中心线是否的导路中心线是否通过曲柄转动中心，

13、通过曲柄转动中心，曲柄滑块机构可分曲柄滑块机构可分为为对心曲柄滑块对心曲柄滑块机构机构和和偏置曲柄偏置曲柄滑块机构滑块机构。特点：特点：可以实现转动和往复移动的变换。可以实现转动和往复移动的变换。应用：应用：活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等机械等。活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等机械等。2.2.曲柄导杆机构曲柄导杆机构41232413应用实例：应用实例：回转式油泵（转动导杆机构），牛头刨床的回转式油泵（转动导杆机构），牛头刨床的主体机构（摆动导杆机构）。主体机构（摆动导杆机构）。取曲柄滑块机构的不同构件为机架而获得的。取构件取曲柄滑块机构的不同构件为机架而获得的。取构件1 1为为机架，构件机架

14、，构件2 2为主动件，若为主动件，若 ，导杆，导杆4 4作整周运动，作整周运动，称为称为转动导杆机构转动导杆机构；若若 ，导杆，导杆4 4作往复摆动，称作往复摆动，称为为摆动导杆机构摆动导杆机构。12ll12ll 1234牛头刨床牛头刨床应用实例应用实例:作者：潘存云教授ABDC1243C2C1小型刨床小型刨床作者：潘存云教授ABDCE123456 取曲柄滑块机构中的连杆取曲柄滑块机构中的连杆2 2为机架。当曲柄为机架。当曲柄1 1为为原动件绕原动件绕机架机架2 2上的铰链中心上的铰链中心转动时，滑块转动时，滑块3 3绕机绕机架架2 2上的铰链中心摆动，故称该机构为上的铰链中心摆动，故称该机构

15、为曲柄摇块曲柄摇块机构机构或称为或称为摆动滑块机构摆动滑块机构。3.3.摇块机构和定块机构摇块机构和定块机构4应用于各种摆动式应用于各种摆动式原动机和工作机中。原动机和工作机中。摆缸式液压泵、卡摆缸式液压泵、卡车车箱自动翻转卸车车箱自动翻转卸料机构料机构 。4123213作者：潘存云教授应用实例应用实例B234C1A自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构ACB1234应用实例应用实例B34C1A2应用实例应用实例4A1B23C应用实例应用实例13C4AB2应用实例应用实例 A1C234B摇块机构摇块机构314A2BC 取曲柄滑块机构中的滑块取曲柄滑块机构中的滑块3 3为机架。当曲柄为机架。当曲柄1

16、1转动转动时，导杆时，导杆4 4可在固定滑块可在固定滑块3 3中往复移动，故该机构称为中往复移动，故该机构称为移动导杆机构移动导杆机构（或（或定块机构定块机构）。）。应用实例：应用实例：手压抽水机、抽油泵等。手压抽水机、抽油泵等。41231234作者：潘存云教授通过选择不同构件作为机架可以获得不同机构通过选择不同构件作为机架可以获得不同机构314A2BC直动滑杆机构直动滑杆机构手摇唧筒手摇唧筒 通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为机构的倒置，得到的机构称为原机构的倒置机构。机构的倒置，得到的机构称为原机构的倒置机构。BC3214A导杆

17、机构导杆机构314A2BC曲柄滑块机构曲柄滑块机构314A2BC摇块机构摇块机构314A2BCABC3214作者：潘存云教授偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构双滑块机构双滑块机构 正弦机构正弦机构s=l sin l三、含两个移动副的四杆机构三、含两个移动副的四杆机构 椭圆仪机构椭圆仪机构选择双滑块机构中的不同构件选择双滑块机构中的不同构件作为机架可得不同的机构作为机架可得不同的机构作者：潘存云教授1234正弦机构正弦机构3214四、具有偏心轮的四杆机构四、具有偏心轮的四杆机构 当曲柄较短时，往往由于工艺、结构、当曲柄

18、较短时，往往由于工艺、结构、强度等方面的需要，将转动副的曲柄销半强度等方面的需要，将转动副的曲柄销半径扩大到超过曲柄长度，这样就使曲柄成径扩大到超过曲柄长度，这样就使曲柄成为为偏心轮偏心轮。由于偏心轮的偏心距等于曲柄长度，由于偏心轮的偏心距等于曲柄长度，所以所以偏心轮机构与原机构性质相同。偏心轮机构与原机构性质相同。偏心轮机构的偏心距较小，当偏心轮偏心轮机构的偏心距较小，当偏心轮为主动件时，从动件滑块或摇杆的为主动件时，从动件滑块或摇杆的位移较位移较小，但传力很大小，但传力很大，特别适合冲床、破碎机，特别适合冲床、破碎机等机械。等机械。作者：潘存云教授偏心轮机构偏心轮机构五、四杆机构的扩展五、

19、四杆机构的扩展 某些多杆机构可看作是由几个四杆机构扩展某些多杆机构可看作是由几个四杆机构扩展组成的，但有些则不能。组成的，但有些则不能。图图2-19所示手动冲床由所示手动冲床由双摇杆机构双摇杆机构（1，2，3，4）及）及摇杆滑块机构摇杆滑块机构（3，4，5，6）串联组成。）串联组成。图图2-20所示筛料机构由所示筛料机构由双曲柄机构双曲柄机构（1，2，3，6）及）及曲柄滑块机构曲柄滑块机构（3，4，5，6）串联组成。）串联组成。但习题但习题1-6图所示锯木机机构就不能分解成几图所示锯木机机构就不能分解成几个四杆机构。个四杆机构。2 22 2平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 平面四杆

20、机构的基本特性包括运动特性和传力平面四杆机构的基本特性包括运动特性和传力特性。特性。一一.铰链四杆机构有整转副的条件铰链四杆机构有整转副的条件整转副整转副：两构件能相对转动：两构件能相对转动360360的转动副。的转动副。具有整转副的铰链四杆机构才可能存在曲柄。具有整转副的铰链四杆机构才可能存在曲柄。铰链四杆机构存在曲柄的条件铰链四杆机构存在曲柄的条件1.1.最短杆与最长杆的长度之和，小于或等于其他两最短杆与最长杆的长度之和，小于或等于其他两杆长度之和；杆长度之和；2.2.连架杆和机架中必有一个是最短杆。连架杆和机架中必有一个是最短杆。铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的铰链四杆机构中，若最短杆

21、与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则取长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则取最短杆的相邻杆为机架时，得最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构；取最短杆为机架时，得取最短杆为机架时，得双曲柄机构双曲柄机构；取与最短；取与最短杆相对的杆为机架时，得杆相对的杆为机架时，得双摇杆机构双摇杆机构。铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取何长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得杆为机架时均无曲柄存在，而只能得双摇杆机双摇杆机构构。推论：推论：图2-13具有整转副的条件曲柄曲柄整周转

22、动的连架杆整周转动的连架杆摇（摆）杆摇（摆）杆往复摆动的连架杆往复摆动的连架杆注意观察运动注意观察运动链各构件间的链各构件间的运动关系。运动关系。ACDB该机构具有两个该机构具有两个整整转副转副A,B(能整周转动的转动副）能整周转动的转动副）两个摆动副两个摆动副C,D(只只能作摆动的转能作摆动的转动副）动副）ACDB具有两个整转副的条件具有两个整转副的条件adcb各杆长各杆长a,b,c,d.ACDBadcba+b c+d曲柄与连杆拉直共线曲柄与连杆拉直共线ACDBadcba+b c+dc d+b-ad c+b-ac+a d+b；d+a c+b曲柄与连杆重叠共线曲柄与连杆重叠共线ACDBadcb

23、c+a d+b；d+a c+bACDBadcba+b c+d以上各式两两相加得：以上各式两两相加得：a b；a c；a d。ACDBadcba+b c+dc+a d+b；d+a c+bACDBadcba b；a c；a d。1，具有两个整转副的构件，具有两个整转副的构件为机构中的最短杆；为机构中的最短杆；2，最短杆与最长杆之和小于，最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆之和。或等于其它两杆之和。ACDBadcbACDBadcb1 1，具有两个整转副的构件为机，具有两个整转副的构件为机构中的最短杆；构中的最短杆；2 2，最短杆与最长杆之和小于或，最短杆与最长杆之和小于或等于其它两杆之和等于其它两杆

24、之和(称为杆长之和条件）。称为杆长之和条件）。机构具有两个整转副的条件机构具有两个整转副的条件获得铰链四杆机构获得铰链四杆机构三种基本型式的方法三种基本型式的方法ADCB 若以若以BC构件为机架，构件为机架，观察各转动副的运动性质观察各转动副的运动性质A,B 仍为整转仍为整转 副副C,D仍仍为摆动副为摆动副ACDBACDB运动副的性质不随机架变更而改变运动副的性质不随机架变更而改变 低副运动的可逆性。低副运动的可逆性。ACDBAD（或（或BC）为机架得为机架得曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构ACDBAB为机架得双曲柄机为机架得双曲柄机构构ACDBDC为机架得双摇杆机构为机架得双摇杆机构二、急回特性二、

25、急回特性急回运动急回运动:当曲柄当曲柄ABAB为原动件时为原动件时,从动件摇杆在空回行程时产从动件摇杆在空回行程时产生急回。生急回。摇杆的摆角摇杆的摆角，极位夹角极位夹角。CBADd 急回运动 极位夹角 行程速度变化系数KCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdACDBacbdCBADdCBADdC2ADd机构的远极位B2ADdC2B2v2BADdv2C2BADdv2C2C2BADdv2C2BADdv2C2ADdv2C12机构的近极位C2B2B1CBADdC2v22V1CBADdC2v22V1CBADdC2v22V1CBAD

26、dC2v22V1ACDacbdC2v22V1CBADdC2v22V1BADdC2v22V11B2B1机构的近极位机构的远极位C1BADdC2v22V11B2B1C1 摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄所夹的锐角极位夹角ADdC2v22（t2）V11（t1）B2B1C1因为1（t1）2（t2）；所以v2 v1，两速度之比：k=v2/v1=（s/t2）/（s/t1）=t1/t2=(1800+)/(1800-).K为行程速比系数，或称行程速度变化系数。弧长SADdC2v22（t2）V11（t1）B2B1C1为描述从动摇杆的急为描述从动摇杆的急回特性，在此引入行回特性，在此引入行程速比系数程速比系数 K

27、 K，即：即：K=K=180 +180 +180 -180 -K K值的大小反映了急回运动特性的显著程度。值的大小反映了急回运动特性的显著程度。K K值的大值的大小取决于极位夹角小取决于极位夹角 ，角越大，角越大，K K值越大，急回运动值越大，急回运动特性越明显；反之，则愈不明显。当特性越明显；反之，则愈不明显。当 时，时，K=1 K=1，机构无急回特性。机构无急回特性。0若在设计机构时若在设计机构时先给定先给定K K值，则值，则:11180 KK在生产实际中，常利用机构的急回运动来缩在生产实际中，常利用机构的急回运动来缩短非生产时间，提高生产率，如短非生产时间，提高生产率，如牛头刨床牛头刨床

28、、往复式运输机往复式运输机等。等。设计这种机构时，通常根据给定的K值算出角作为已知的运动条件。当K=1 时，0，机构无急回特性；当K 10,，机构有急回特性。其中K=3 时，90；当K 3时，为钝角。工程中一般K 2，故常为锐角。三、压力角和传动角三、压力角和传动角(描述传力性能描述传力性能)costFFsinnFF压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，衡量机构传力性能，可用压力角作为标志。衡量机构传力性能，可用压力角作为标志。CvtFnFF压力角：压力角：从动件从动件受力方向与受力受力方向与受力点线速度方向之点线速度方向之间所夹的锐角。间所夹的锐角。传动

29、角传动角:压力角压力角的余角即连杆与的余角即连杆与从动件间所夹的从动件间所夹的锐角。锐角。在连杆机构中，为度在连杆机构中，为度量方便，常用压力角量方便，常用压力角的余角即连杆与从动的余角即连杆与从动件间所夹的锐角件间所夹的锐角(传传动角动角)检验机构的传检验机构的传力性能。力性能。min传动角愈大，机构的传力性能愈好传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构，反之则不利于机构中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构机构出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也是检验其传力性能的关键位

30、置。是检验其传力性能的关键位置。CvtFnFF设计要求：设计要求：曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件时，曲柄摇杆机构，以曲柄为原动件时，其最小传动角发生在曲柄与机架两其最小传动角发生在曲柄与机架两次共线位置之一。次共线位置之一。minABCDACDBl1l3l2l4ACDBl1l3l2l4CBADCBADCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADdCBADd摇杆运动区摇杆运动区摇杆非运动区摇杆非运动区CBADd作用在从动件作用在从动件CD上的力上的力FFCBADdVcFFF”F沿沿C点速度点速度Vc方向的方向的投影投影F有有效分力效分力F F沿

31、从动件沿从动件DCDC方向的投方向的投影影F F”无效分力无效分力CBADdVcFFF”CBADdVcFFF”F=FCos ;,F F”=FSin ;,F”的值可衡量机构的值可衡量机构传力性能的好坏。传力性能的好坏。CBADdVcFFF”压力角压力角 从动件受力方向与从动件受力方向与受力点速度方向所夹的锐角。受力点速度方向所夹的锐角。CBADdVcFFF”压力角压力角 从动件受力方向与从动件受力方向与受力点速度方向所夹的锐角。受力点速度方向所夹的锐角。与压力角与压力角 互余的角互余的角 称称为传动角。为传动角。传力性能好。传力性能好。CBADd 机构的机构的 ，随机构的位置变化。随机构的位置变

32、化。机构的最小传动角机构的最小传动角 min在哪里在哪里?CBADd 与与 对应，当对应，当B、D间间的距离达到极值时，的距离达到极值时，有极值。有极值。CBADd minabc AB与与AD内共线时有内共线时有 min，其对应的压力其对应的压力角角，传动角，传动角。CBADd minabc min，=arcCos b2+c2-(d-a)2/(2bc)min，=CBADd maxabc AB与与AD外共线时有外共线时有 max，其对其对应的压力角应的压力角，传动角，传动角。CBADd maxabc max=arcCos b2+c2-(d+a)2/(2bc)=1800-max BCADd max

33、abc max=arcCos b2+c2-(d+a)2/(2bc)=1800-max CBADd minabc min，=arcCos b2+c2-(d-a)2/(2bc)min，=外共线外共线内共线内共线取取 与与 两者中的较小值为最小传动两者中的较小值为最小传动角角 min=，minBCADd maxabc CBADd minabc 外共线外共线内共线内共线最小传动角出现在曲柄与机架共线的两位置之一。最小传动角出现在曲柄与机架共线的两位置之一。四、四、死点位置死点位置机构传动角机构传动角=0=0（即（即=90=90 ）的位置称为死点）的位置称为死点位置。位置。机构处于死点位置时，从动件会机

34、构处于死点位置时，从动件会出现出现卡死卡死（机构自锁）或（机构自锁）或运动方运动方向不确定向不确定的现象。的现象。ADBCFVBADBCCDCD为主动件为主动件!FVBADBCCDCD为主动件为主动件!FVB=0当连杆当连杆BCBC与从动件曲柄与从动件曲柄ABAB共线时，压共线时，压力角力角=90=900 0，传动角，传动角=0=0，机构不能运动，机构不能运动，此位置称为死点位置。此位置称为死点位置。ADBCFVB机构在死点位置时，如果发生运机构在死点位置时，如果发生运动，其从动件运动方向不定。动，其从动件运动方向不定。ADCB缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构ADCB缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构A

35、DCB缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构ADCB缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构DCBADCBADCBADCBADCBAADCBADCBADCBACBDDCBADCBADCBADCBACBDDAABCDD连杆连杆BCBC与从动件曲柄与从动件曲柄ABAB共线，压力角共线，压力角=90=900 0，传动角，传动角=0=0，机，机构位于两个死点位置。靠轮的惯性或手动脱离死点位置。构位于两个死点位置。靠轮的惯性或手动脱离死点位置。死点位置的功能死点位置的功能分合闸机构分合闸机构搬动手柄使触头搬动手柄使触头接上接上。触头触头FACBD弹簧拉力弹簧拉力死点位置的功能死点位置的功能ABCD弹簧拉力弹簧拉力FFQFB在

36、力的作用下手柄在力的作用下手柄不会自动松脱。不会自动松脱。2-32-3平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计 设计类型设计类型：1.1.实现给定的运动规律：实现给定的运动规律：给定行程速比系数以实现给定行程速比系数以实现预期的急回特性、实现连杆的几组给定位置等。预期的急回特性、实现连杆的几组给定位置等。2.2.实现给定的运动轨迹：实现给定的运动轨迹：要求连杆上某点沿着给定要求连杆上某点沿着给定轨迹运动等。轨迹运动等。设计目标设计目标：根据给定的运动条件，选定机构的类型，确定机根据给定的运动条件，选定机构的类型，确定机构中各构件的尺寸参数。构中各构件的尺寸参数。设计方法设计方法：图解法、实验法和解

37、析法等。图解法、实验法和解析法等。E 一、按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构一、按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构计算计算180(K-1)/(K+1);已知已知：CD杆长，摆角杆长，摆角及及K，步骤如下：步骤如下：任取一点任取一点D D，作等腰三角形作等腰三角形 腰长为腰长为CDCD，夹角为夹角为;作作C1PC2C1，取，取P使使作作P P C1C2的外接圆，则的外接圆，则A A点必在此圆上。点必在此圆上。C1C2P=90,交于交于P;P;90-PDAC2C1选定选定A A，设曲柄长为设曲柄长为a ，连杆长为连杆长为b b ，则则:以以A A为圆心，为圆心，

38、A A C1为半径作弧交于为半径作弧交于E,E,得：得：a=EC2/2 b=A=A C2EC2/2,A,A C2=b+a=a=(A A C2A A C1)/2 A A C1=b-aADmn=D2.摆动导杆机构摆动导杆机构分析：分析：由于由于与与导杆摆角导杆摆角相等，设计此相等，设计此 机构时，仅需要确定曲柄长度机构时，仅需要确定曲柄长度 a。计算计算180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);任选任选D D作作mDnmDn，在角在角平分线上平分线上取取A A点，使得点，使得AD=d,AD=d,则则:a=dsin(:a=dsin(/2)/2)=Ad作作mDn平平分线分线;已知：机

39、架长度已知：机架长度d，K，设计此机构。设计此机构。二、按预定连杆位置设计四杆机构二、按预定连杆位置设计四杆机构1.1.给定连杆两组位置给定连杆两组位置有唯一解。有唯一解。B2C2AD将铰链将铰链A A、D D分别选在分别选在B B1 1B B2 2，C C1 1C C2 2连线的连线的垂直平分线上任意位置，都能满足设垂直平分线上任意位置，都能满足设计要求。计要求。2.给定连杆上铰链给定连杆上铰链BCBC的三组位置的三组位置有无穷多组解。有无穷多组解。实际上，还应考虑几何、动力等辅助实际上，还应考虑几何、动力等辅助条件，例如各杆所允许的尺寸范围、条件，例如各杆所允许的尺寸范围、最小传动角或其他结构上的要求，就最小传动角或其他结构上的要求，就可以合理选定可以合理选定A A、D D两点的位置而得到两点的位置而得到确定的解。确定的解。ADB2C2B3C3DB1C1AB1C1