第3章 平面连杆机构 平面连杆机构是由若干构件用平面低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传递动力。1 1机械工程基础部机械工程基础部平面连杆机构的优点由于是低副，为面接触，所以承受压强小、便于润滑、磨损较轻，可 承受较大载荷；结构简单，加工方便，构件之间的接触是有构件本身的几何约束来保 持的，所以构件工作可靠；可使从动件实现多种形式的运动，满足多种运动规律的要求；利用平面连杆机构中的连杆可满足多种运动轨迹的要求。平面连杆机构的缺点低副间隙，运动误差，精度不高；运动时产生的惯性难以平衡，不适用于高速场合。第3章 平面连杆机构2 2机械工程基础部机械工程基础部 平面连杆机构的类型很多，一般的多杆机构可以看成是由几个四杆机构所组成。平面四杆机构不仅应用广泛，而且是多杆机构的基础。第3章 平面连杆机构3 3机械工程基础部机械工程基础部第3章 平面连杆机构o31 铰链四杆机构o32 平面四杆机构的特性o33 铰链四杆机构的演变o3-4 平面四杆机构的设计4 4机械工程基础部机械工程基础部由四个构件通过低副低副联接而成的平面连杆机构，称为四杆机构。如果所有低副均为转动副，这种四杆机构就称为铰链四杆机构。31 铰链四杆机构5 5机械工程基础部机械工程基础部铰链四杆机构，其它四杆机构都是由它演变得到的。常用名词：曲柄作整周定轴回转的构件；连杆作平面运动的构件；摇杆作定轴摆动的构件；连架杆与机架相联的构件；周转副能作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。平面四杆机构的基本型式31 铰链四杆机构6 6机械工程基础部机械工程基础部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。二. 铰链四杆机构的基本型式及其特性31 铰链四杆机构7 7机械工程基础部机械工程基础部搅面机1、曲柄摇杆机构31 铰链四杆机构8 8机械工程基础部机械工程基础部缝纫机脚踏板机构1、曲柄摇杆机构31 铰链四杆机构9 9机械工程基础部机械工程基础部跑步机1、曲柄摇杆机构31 铰链四杆机构1010机械工程基础部机械工程基础部自动送料机构1、曲柄摇杆机构31 铰链四杆机构1111机械工程基础部机械工程基础部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。如图所示惯性筛 31 铰链四杆机构1212机械工程基础部机械工程基础部特例：（逆）平行四边形机构,运动不稳定运动不稳定 特征：两连架杆等长且平行，连杆作平动双曲柄机构的变化双曲柄机构的变化1313机械工程基础部机械工程基础部插床机构31 铰链四杆机构匀速匀速-变速变速1515机械工程基础部机械工程基础部3、双摇杆机构特征：两个摇杆。 等腰梯形机构汽车转向机构 31 铰链四杆机构1616机械工程基础部机械工程基础部港口起重机选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线31 铰链四杆机构1717机械工程基础部机械工程基础部第3章 平面连杆机构o31 铰链四杆机构o32 平面四杆机构的特性o33 铰链四杆机构的演变o3-4 平面四杆机构的设计1818机械工程基础部机械工程基础部1 曲柄存在的条件如图所示，设ad，同理有：da，db，dcAD杆为最短杆。 31 铰链四杆机构1919机械工程基础部机械工程基础部1）杆长条件：最长杆与最短杆的长度之和其他两杆长度之和2）连架杆或机架之一为最短杆。此时，曲柄存在。由此可知：由此可知：当满足杆长条件时，最短杆两端为周转副，其余为摆转副；当满足杆长条件时，最短杆两端为周转副，其余为摆转副；不满足杆长条件时，则不存在周转副，全部为摆转副。不满足杆长条件时，则不存在周转副，全部为摆转副。当选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构。三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。结论：31 铰链四杆机构2020机械工程基础部机械工程基础部2 急回运动和行程速比系数 在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。此两处曲柄之间的所夹的锐角称为极位夹角。 31 铰链四杆机构当曲柄等速回转时，摇杆来回摆动的时间不一样，平均速度也不等。并且：t1 t2 V2 V1 摇杆的这种特性称为急回运动。 2121机械工程基础部机械工程基础部K为行程速比系数。只要0，就有K1，且越大，K值越大，急回性质越明显。 急回特性的作用：在空行程中节省运动时间。例如牛头刨、往复式输送机牛头刨床牛头刨床转动导杆刨床转动导杆刨床2222机械工程基础部机械工程基础部3 传动角min出现的位置：压力角：从动件上某点的受力方向与从动件上该点速度方向的所夹的锐角。传动角31 铰链四杆机构2323机械工程基础部机械工程基础部当BCD90时，BCD当BCD90时，180-BCD当BCD最小或最大时，都有可能出现min，此位置一定是主动件与机架共线两处之一。31 铰链四杆机构二者取较小值二者取较小值2424机械工程基础部机械工程基础部4 死点摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有：0，此时机构不能运动，称此位置为“死点”,又叫“转折点转折点”死点的避免与应用：（1）两组机构错开排列，如火车轮机构（2）靠飞轮的惯性，如内然机、缝纫机（3）也可以利用死点进行工作，如起落架、钻夹具等。31 铰链四杆机构例2 曲柄滑块机构的死点死点的应用折叠式桌的折叠机构工件夹紧2525机械工程基础部机械工程基础部第3章 平面连杆机构o31 铰链四杆机构o32 平面四杆机构的特性o33 铰链四杆机构的演变o3-4 平面四杆机构的设计2626机械工程基础部机械工程基础部演化形式 其他型式的四杆机构可以认为是由基本型式的四杆机构演化而来的， 其演化方法有：1）改变构件的形状及运动尺寸2）改变运动副的尺寸铰链四杆机构等腰梯形机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构平行四边形机构逆平行四边形机构2727机械工程基础部机械工程基础部例铰链四杆机构的倒置曲柄滑块机构的倒置双滑块机构的倒置4）运动副元素的逆换平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的类型和应用(2/2)3）选用不同的构件为机架（即机构的倒置）2828机械工程基础部机械工程基础部第3章 平面连杆机构o31 铰链四杆机构o32 铰链四杆机构的演变o33 平面四杆机构的设计2929机械工程基础部机械工程基础部作业：作业：3-8第一问；第一问；3-9实验：机构测绘实验：机构测绘各班班长与实验室王福荣老师各班班长与实验室王福荣老师联系实验时间。联系实验时间。电话：电话：3030机械工程基础部机械工程基础部一个设计过程：已知条件构件尺寸 两类基本问题：实现给定运动规律 实现给定运动轨迹 三种设计方法： 图解法 解析法 实验法 已知条件：运动条件、几何条件、动力条件。简明易懂，精确性差。精确度好，计算繁杂。形象直观，过程复杂。33 平面四杆机构的设计3131机械工程基础部机械工程基础部1. 连杆机构设计的基本问题例8-13 流量指示机构例8-14 牛头刨床机构 连杆机构设计的基本问题是根据给定的要求选定机构的型式，确定各构件的尺寸，同时还要满足结构条件、动力条件和运动连续条件等。（1）满足预定的运动规律的要求即满足两连架杆预定的对应位置要求（又称实现函数的问题)；满足给定行程速比系数K的要求等。3232机械工程基础部机械工程基础部（3）满足预定的轨迹要求 图解法、解析法和实验法。 即要求在机构的运动过程中，连杆上某些点的轨迹能满足预定的轨迹要求。 例8-16 鹤式起重机例8-17 搅拌机构连杆机构的设计方法有：平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计(2/6)（2）满足预定的连杆位置要求即要求连杆能占据一系列预定位置例8-15 小型电炉炉门的开闭机构（又称刚体导引问题）。3333机械工程基础部机械工程基础部 接下来，将原机构的各位置的构型均视为刚体，并向某一选定位置相对移动，使新机架的各杆位置重合，便可得新连杆相对于新机架的各个位置，即实现了机构的倒置。 这样，就将求活动铰链的位置问题转化为求固定铰链的位置问题了。这种方法又称为反转法。 为了求活动铰链的位置，可将待求活动铰链所在的杆视作新机架，而将其相对的杆视为新连杆。机构的倒置原理图解设计的具体方法按连杆预定的位置设计1）已知活动铰链中心的位置（给定连杆位置）2）已知固定铰链中心的位置（给定机架位置）3434机械工程基础部机械工程基础部33 平面四杆机构的设计3535机械工程基础部机械工程基础部33 平面四杆机构的设计3636机械工程基础部机械工程基础部已知：连杆AB 和CD 的三组对应位置 要求：确定各构件的长度a、b、c、d 步骤：建立坐标系xAy，和分别为AB 和CD 的初始角。将各向量坐标投影得 ，将三组已知位置代入以上公式，确定出选定曲柄长度a，则b、c、d。设计出所需四杆机构设计方法：建立方程式，根据以知参数对方程求解。 解析法设计平面四杆机构、33 平面四杆机构的设计3737机械工程基础部机械工程基础部连杆曲线（定义）：四杆机构运动时，连杆作为平面复杂运动，对其上面任意一点都能描绘出一条封闭曲线，这种曲线称为连杆曲线。原理：连杆曲线的形状随点在连杆上的位置和构件的相对长度的不同而不同。方法与步骤：借用已编成册的连杆曲线图谱，根据预定运动轨迹从图谱中选则形状相近的曲线，同时查得机构各杆尺寸及描述杆在连杆上的位置，再用缩放仪求出图谱曲线与所需轨迹曲线的缩放倍数，即可求得四杆机构的结构及运动尺寸。 实验法设计平面四杆机构33 平面四杆机构的设计3838机械工程基础部机械工程基础部