1、平面连杆机构及其设计,内 容 连杆机构及其传动特点 平面四杆机构的类型和应用 平面四杆机构的基本知识 平面四杆机构的设计,重 点 平面四杆机构的基本类型及其演化、平面四杆机构的基本知识、平面四杆机构的设计（图解法）。,一、特点 全低副（面接触），利于润滑，故磨损小、传载大、寿命长；易加工，精度高，制造成本低等。 不能精确实现复杂的运动规设计计算较复杂，惯性力不易平衡等。 二、应用 实现已知运动规律； 实现给定点的运动轨迹。,1 连杆机构及其传动特点,2 平面四杆机构的类型和应用,一、平面四杆机构的基本型式,二杆,最简单.,楔块机构,三杆, 不可能.,+,+,铰链四杆机构,二、铰链四杆机构,连杆
2、,连架杆,连架杆,机架,连杆,连架杆,曲柄,摇杆 (摆杆),整转副 (周转副),摆转副,机架,三、应用实例,平行四边形机构,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,反平行四边形机构,双摇杆机构,各种型式的四杆机构相互之间有无关系？,还有含一个移动副的四杆机构 ，型式多样。,1.扩大回转副,三、平面四杆机构的演化,机构演化方法,扩大回转副 改变更杆件长度用移动副取代回转副 变更机架等,偏心轮机构,2.改变杆件长度,正弦机构,曲柄滑块机构,3.变换机架,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,曲柄摇杆机构,双摇杆机构,曲柄滑块机构,导杆机构,摇块机构,定块机构 (直动滑杆机构),AB AC 回转导杆机构,AB AC 摆动导杆
3、机构,正弦机构,双转块机构,正弦机构,双移块机构,正切机构,1.平面四杆机构有曲柄的条件,f,设 AB 为曲柄, 且 ad .,由 BCD :,b+cf 、,b+f c 、,c+f b,以 fmax = a + d ， fmin = d - a 代入并整理得：,b+c a+d 、 b+d a+c 、 c+d a+b,并可得: ab 、 ac 、 ad .,（以曲柄摇杆机构为例）,曲柄存在的条件： (1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。 (2)最短杆是连架杆或机架。,3 平面四杆机构的基本知识,一、运动特性,推论1： 当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时 最短杆是连架杆之
4、一曲柄摇杆机构 最短杆是机架 双曲柄机构 最短杆是连杆 双摇杆机构 推论2： 当Lmax+LminL(其余两杆长度之和)时 双摇杆机构,曲柄存在的条件： (1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和 (2)最短杆是连架杆或机架,2.急回运动和行程速比系数,（以曲柄摇杆机构为例）,从动杆往复运动的平均速度不等的现象称为机构的 急回特性.,极位夹角0,对应从动杆的两个极限位置, 主动件两相应位置所夹锐角.,行程速比系数,（ K 1 ）,压力角,a,从动杆(运动输出件)受力点的力作用线与该点速度方位线所夹锐角. (不考虑摩擦),传动角,g = d,g = 1800 - d,压力角的余角.,
5、(连杆轴线与从动杆轴线所夹锐角),1.压力角和传动角,二、 传力特性,g,g, 传动不利，设计时规定 4050,通常，机构在运动过程中传动角是变化的，最小值在哪？,最小传动角 min,D,d, =0 cos =1 cos min =180 cos = 1 cos max,分析, min 或 max 可能最小,曲柄摇杆机构,当曲柄主动时,在曲柄与机架共线的两个位置之一,传动角最小.,应用,连杆式快速夹具,飞机起落架,2.死点位置,连杆与从动件共线的位置（ =0）为死点位置。,4 平面四杆机构的设计,一、基本问题 1.实现预定运动规律（函数生成机构的设计） 例如：连架杆的对应位置 从动件的急回运动
6、特性 2.实现连杆给定位置（刚体导引机构的设计） 3.实现预定运动轨迹（轨迹生成机构的设计） 方法：解析法、作图法、实验法,二、用作图法设计四杆机构（P218）,设计, 确定杆长,根据四杆机构各铰链之间相对运动关系，通过作图确定未知铰链位置。, 若为圆点,必能作圆通过它的相关点. 反之也然:若能作圆通过它的相关点,该点即为圆点.,圆点, 构件上轨迹为圆的点.,圆心点, 圆点轨迹的中心.,相关点 ,对应构件的不同位置,构件上某个点的相应点.(点位), D,1.设计一四杆机构,实现连杆给定位置,已知活动铰点B、C中心位置，求固定铰链A、D中心位置。,B1,C1,B2,C2,四杆机构 AB1C1D
7、为所求.,A ,实现连杆给定的三个位置,B1,C1,B2,C2,B3,C3,A,D,四杆机构 AB1C1D 为所求.,D,A, D,A ,四边形 AB2C2D 四边形 AB1C1D,已知固定铰链A、D中心位置，求活动铰点B、C中心位置。,实现连杆给定位置（续）,E1,F1,E2,F2,E3,F3, C,B ,A,D,A,D,2.设计一四杆机构,实现连架杆预定对应位置,1） 用反转法求相对位置、相对运动轨迹 。,试设计铰链四杆机构, 实现连架杆两对对应位置.,C1,例. 已知: LAB、LAD、f10、f12、y10、y12 .,铰链四杆机构 AB1C1D 为所求.,已知点(B)绕未知点(C)的
8、转动中心(D)反转.,C1,设计铰链四杆机构,实现连架杆三对对应位置.,铰链四杆机构 AB1C1D 为所求.,3.按给定的 K 值,综合曲柄摇杆机构,1） 给定 K、y、LCD,q,2q, 分析.,900 - q,900 - q,2q,A,E,B,C,AC1=BC-AB,AC2=BC+AB,曲柄摇杆机构 ABCD 为所求., 设计.,2） 给定 K、y、LCD 、 g .,gmin,g2 gmin,A0, 分析., 设计.,gmin 须不小于 g .,4.按给定的 K、S 值,设计曲柄滑块机构,A,D,B,C,若给定 K、S、e .,5.实现点的轨迹,实验法、 图谱法、 解析法.,平面四杆机构, 最多能精确实现九个给定的轨迹点.,孟宪源: “现代机构手册“ 李学荣: “连杆曲线图谱“,结束,
