《机械设计基础》第2章_平面连杆机构

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1、2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 铰链四杆机构的基本型式及其演化铰链四杆机构的基本型式及其演化2.3 2.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性2.4 2.4 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计一、基本概念一、基本概念v1.1.连杆机构：连杆机构：构件间只有低副连接的机构。构件间只有低副连接的机构。v2.2.平面连杆机构：平面连杆机构：所有构件均作平行于某一平面的所有构件均作平行于某一平面的平面运动的连杆机构。平面运动的连杆机构。v3.3.平面四杆机构：平面四杆机构：只有四个构件（包括机架）的低只有四个构件（包括机架）的低副平面连杆机构。副平面连杆机构。v4.4.平面铰链四杆

2、机构：平面铰链四杆机构：全转动副的平面四杆机构。全转动副的平面四杆机构。构件名称构件名称连架杆连架杆：与机架相连的构件称为连架杆。：与机架相连的构件称为连架杆。连架杆连架杆机架机架连架杆连架杆连杆连杆机架机架：固定不动的构件称为机架。：固定不动的构件称为机架。连杆连杆：不直接与机架相连的构件称为连杆。：不直接与机架相连的构件称为连杆。能绕其轴线转能绕其轴线转360360的的连架杆连架杆。仅能绕其轴线作往复摆动的仅能绕其轴线作往复摆动的连架杆。连架杆。曲柄曲柄摇杆摇杆连架杆连架杆滑块滑块 作往复移动的作往复移动的连架杆连架杆二、平面连杆机构的特点及应用二、平面连杆机构的特点及应用v1.平面连杆机

3、构的特点平面连杆机构的特点寿命长寿命长 低副联接，接触表面为平面或圆柱面，低副联接，接触表面为平面或圆柱面，压力小；便于润滑，磨损较小。压力小；便于润滑，磨损较小。易于制造易于制造 连杆机构以杆件为主，结构简单。连杆机构以杆件为主，结构简单。可实现远距离操纵控制可实现远距离操纵控制 因连杆易于作成较长因连杆易于作成较长 的构件。的构件。可实现比较复杂的运动规律可实现比较复杂的运动规律设计计算较繁复，当机构复杂时累计误差较大，设计计算较繁复，当机构复杂时累计误差较大，影响其传动精度。惯性力不容易平衡，不适合于高影响其传动精度。惯性力不容易平衡，不适合于高速传动。不易精确地满足各种运动规律和运动轨

4、迹速传动。不易精确地满足各种运动规律和运动轨迹的要求。的要求。v2.2.平面连杆机构的应用平面连杆机构的应用 最常用的基本机构之一，广泛应用于各种机械、最常用的基本机构之一，广泛应用于各种机械、仪表中。仪表中。 如如: :内燃机、锻压机、空气压缩机及牛头刨内燃机、锻压机、空气压缩机及牛头刨 床床中的主要运动的执行机构等；中的主要运动的执行机构等； 缝纫机、颚式破碎机、拖拉机、回转式油泵等缝纫机、颚式破碎机、拖拉机、回转式油泵等机器设备中的传动、操纵机构等。机器设备中的传动、操纵机构等。 雷达天线俯仰角的调整机构；雷达天线俯仰角的调整机构； 摄影车上的升降机构；摄影车上的升降机构； 摇头风扇传动

5、机构；摇头风扇传动机构；缝纫机缝纫机雷达天线俯仰角调整机构（动画）一、铰链四杆机构的基本型式一、铰链四杆机构的基本型式v曲柄曲柄：能作整周转动的连架杆。：能作整周转动的连架杆。p曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构p双曲柄机构双曲柄机构p双摇杆机构双摇杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构1、曲柄摇杆机构（动画）、曲柄摇杆机构（动画） 具有一个曲柄和一个摇杆具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构。的铰链四杆机构。 一般地，曲柄为主动件一般地，曲柄为主动件做等速转动，摇杆为从动件做等速转动，摇杆为从动件作往复摆动。作往复摆动。v2、双曲柄机构、双曲柄机构具有两个曲柄的铰链四杆机构具有两个曲柄的铰链四杆机构。平行四边形

6、机构平行四边形机构：连杆与机架的长度相等，且曲连杆与机架的长度相等，且曲柄的转向相同长度也相等的双曲柄机构。柄的转向相同长度也相等的双曲柄机构。 这种机构两曲柄的角速度始终保持相等，且连杆这种机构两曲柄的角速度始终保持相等，且连杆始终做平动，故应用较广。始终做平动，故应用较广。运动的不确定性运动的不确定性有辅助构件的重复机构有辅助构件的重复机构有辅助构件的错列机构有辅助构件的错列机构v逆平行四边形机构逆平行四边形机构：连杆与机架的长度相等，两连杆与机架的长度相等，两个曲柄转向相反、长度相等的双曲柄机构个曲柄转向相反、长度相等的双曲柄机构车门启闭机构车门启闭机构v3.双摇杆机构双摇杆机构 具有两

7、个摇杆的铰链四杆机构具有两个摇杆的铰链四杆机构。港口起重机港口起重机车辆前轮转向机构车辆前轮转向机构v1.1.转动副转化成移动副转动副转化成移动副 铰链四杆机构中一个转动副转化为移动副铰链四杆机构中一个转动副转化为移动副 铰链四杆机构中二个转动副转化为移动副铰链四杆机构中二个转动副转化为移动副v2.2.取不同构件为机架取不同构件为机架 铰链四杆机构铰链四杆机构 含有一个移动副的四杆机构含有一个移动副的四杆机构含有一个移动副的四杆机构应用实例含有一个移动副的四杆机构应用实例回转油泵回转油泵含有一个移动副的四杆机构应用实例含有一个移动副的四杆机构应用实例自卸车自卸车含有一个移动副的四杆机构应用实例

8、含有一个移动副的四杆机构应用实例牛头刨床牛头刨床数控牛头刨床（长沙机床厂数控牛头刨床（长沙机床厂机械刨床厂）机械刨床厂） 含有一个移动副的四杆机构应用实例含有一个移动副的四杆机构应用实例 含有两个移动副的四杆机构含有两个移动副的四杆机构含有两个移动副的四杆机构应用实例含有两个移动副的四杆机构应用实例滑块联轴器滑块联轴器含有两个移动副的四杆机构应用实例含有两个移动副的四杆机构应用实例一、铰链四杆机构存在曲柄的条件一、铰链四杆机构存在曲柄的条件设设 AB AB 为曲柄为曲柄, , 且且 af 、 b+f c 、 c+f b以以 fmax = a + d ， fmin = d - - a 代入并整理

9、得：代入并整理得：b+c a+d 、 b+d a+c 、 c+d a+b化简后得化简后得: : ab 、 ac 、 a d若若 d a d a 、 d b 、 d c v1.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 连架杆或机架为最短杆；连架杆或机架为最短杆； 最短杆和最长杆之和应小于或等于其他两杆长最短杆和最长杆之和应小于或等于其他两杆长度之和。度之和。 其中条件其中条件又称为格拉肖夫（又称为格拉肖夫（Grashof）判别式。）判别式。v2.2.两个推论两个推论 不满足格拉肖夫判别式的铰链四杆机构，任何不满足格拉肖夫判别式的铰链四杆机构，任何杆为机架时皆为双摇杆；杆为机架时皆为双

10、摇杆； 满足格拉肖夫判别式的铰链四杆机构：满足格拉肖夫判别式的铰链四杆机构： 当以最短杆的相邻杆为机架时，必为曲柄摇杆当以最短杆的相邻杆为机架时，必为曲柄摇杆机构；机构； 当以最短杆为机架时，必为双曲柄机构；当以最短杆为机架时，必为双曲柄机构； 当以最短杆的对面杆为机架时，必为双摇杆机当以最短杆的对面杆为机架时，必为双摇杆机构。构。v3.判定铰链四杆机构类别的方法判定铰链四杆机构类别的方法曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构的条件：满足格拉肖夫判别式，且的条件：满足格拉肖夫判别式，且以最短杆的相邻杆为机架。以最短杆的相邻杆为机架。双曲柄机构双曲柄机构的条件：满足格拉肖夫判别式，且以的条件：满足格拉肖夫判别