第八章 连杆机构.

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1、第八章第八章 连杆机构及其设计连杆机构及其设计8-1 概述概述一、定义与分类一、定义与分类1. 定义定义 由若干构件用低副联接而成的由若干构件用低副联接而成的机构称为机构称为连杆机构连杆机构；连杆机构又称为连杆机构又称为低副机构低副机构。2. 分类分类 连杆机构可分为连杆机构可分为空间连杆机构空间连杆机构和和平面连杆机构平面连杆机构以上三图为平面连杆机构以上三图为平面连杆机构 平面连杆机构平面连杆机构 空间连杆机构空间连杆机构 空间连杆机构空间连杆机构 优点：优点： 承载能力高、磨损少，便于润滑；承载能力高、磨损少，便于润滑； 制造简单制造简单 ； 两两构件之间的接触靠几何封闭实现；构件之间的

2、接触靠几何封闭实现； 实现多种运动规律和轨迹要求。实现多种运动规律和轨迹要求。j j0 0 xyADCBabcdb ba a0 0j ja aADM2Bj jMM1M3连杆曲线连杆曲线连杆连杆二、连杆机构的特点二、连杆机构的特点 不易精确实现各种运动规律和轨迹要求；不易精确实现各种运动规律和轨迹要求； 机械效率较低；机械效率较低； 产生动态不平衡。产生动态不平衡。CaaBBCrrllBCDA4213m2m3S2S3S1m1mmcm2Bm2C缺点：缺点：8-2 平面四杆机构的类型及应用平面四杆机构的类型及应用 补充：补充：1. 四杆机构是最简单的连杆机构四杆机构是最简单的连杆机构 自由度为自由度

3、为1时时：F=1，即即3n-2pl-ph = 1，亦即亦即 3n=2pl+ph+1 = 2pl +1 (其中：其中：ph =0) 所以所以：n = (2pl +1)/3，即，即n = 1、3、5。 n = 1时时，N=2。一般不将其归纳为机构。一般不将其归纳为机构。所以：所以：自由度为自由度为1时的最简单机构为时的最简单机构为n=3(N=4)四杆机构。四杆机构。自由度为自由度为2时：时：F=2，即即3n-2pl-ph = 2，亦即亦即 3n=2pl+2 = 2 (pl +1) (其中：其中：ph =0) ， n为偶数，为偶数，N为奇数。为奇数。结论：结论：偶数连杆机构自由度为偶数连杆机构自由度

4、为1，奇数连杆机构自由度为，奇数连杆机构自由度为2。 j jj ja ab b开式链机构开式链机构2. 平面四杆机构是平面连杆机构研究的基础平面四杆机构是平面连杆机构研究的基础 在在F=1的前提下，六杆、八杆机构均可分解为由一系列的的前提下，六杆、八杆机构均可分解为由一系列的四杆机构组成。四杆机构组成。 A BCDE+A BDDCE 运动可逆性：运动可逆性：两两构件上任一重合点，构件上任一重合点，其相对运动轨迹是相其相对运动轨迹是相同的，亦即，不论哪同的，亦即，不论哪一个构件固定，另一一个构件固定，另一构件上一点的运动轨构件上一点的运动轨迹都是相同的。迹都是相同的。 轨迹线轨迹线M(M1,M2

5、)21M2点轨迹线点轨迹线渐开线渐开线M1点轨迹线点轨迹线摆线摆线21M1M23. 低副机构具有运动可逆性低副机构具有运动可逆性12M(M1,M2)1. 构件及运动副名称构件及运动副名称构件名称：构件名称：连架杆连架杆与机架连接的构件与机架连接的构件 连杆连杆未与机架连接未与机架连接的构件的构件 机架机架运动副名称：运动副名称： 回转副回转副(又称铰链又称铰链) 移动副移动副 一、基本类型一、基本类型曲柄曲柄作整周回转的连架杆作整周回转的连架杆摇杆摇杆作来回摆动的连架杆作来回摆动的连架杆曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双摇杆机构双摇杆机构2. 基本基本类型

6、类型1. 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构二、应用二、应用 2. 双曲柄机构双曲柄机构 惯性筛惯性筛 3. 双摇杆机构双摇杆机构起起落落架架吊吊车车夹夹具具1. 改变运动副的形式改变运动副的形式（变转动副为移动副）（变转动副为移动副）ABCDABCD偏置式曲柄滑块机构偏置式曲柄滑块机构ABC对心式曲柄滑块机构对心式曲柄滑块机构改变摇杆改变摇杆相对尺寸相对尺寸曲线轨迹曲柄滑块机构曲线轨迹曲柄滑块机构改变摇杆改变摇杆相对尺寸相对尺寸e8-3 平面四杆机构的演化平面四杆机构的演化偏距偏距导杆机构导杆机构变转动副变转动副为移动副为移动副双转块杆机构双转块杆机构0移动导杆机构移动导杆机构改变构件改变构件相对尺寸

7、相对尺寸改变运动副类型改变运动副类型改变运动副类型改变运动副类型双滑块机构双滑块机构改变运动副类型改变运动副类型改变构件改变构件相对尺寸相对尺寸正弦机构正弦机构改变机架改变机架定为机架定为机架双滑块机构双滑块机构ABCC ACDBB2. 扩大铰链副扩大铰链副扩大铰链副扩大铰链副ABCD偏心轮机构偏心轮机构ACDB扩大铰链副扩大铰链副BAB3. 取不同构件作为机架取不同构件作为机架摇摇块块机机构构曲曲柄柄滑滑块块机机构构导导杆杆机机构构定定块块机机构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一、平面四杆机构有曲柄的条件一、平面四杆机构有曲柄的条件1. 铰链铰链四杆机构有

8、曲柄的条件四杆机构有曲柄的条件双双曲曲柄柄机机构构双双摇摇杆杆机机构构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构8-平面四杆机构的几个特性平面四杆机构的几个特性 曲柄摇杆机构运动特点的观察曲柄摇杆机构运动特点的观察特点：特点： 曲柄与连杆出现一曲柄与连杆出现一次共线、一次重合次共线、一次重合 由此导致另一连架杆由此导致另一连架杆不能整周回转；不能整周回转； 摇杆未与连杆出现摇杆未与连杆出现共线和重合现象；共线和重合现象； 曲柄上两运动副均曲柄上两运动副均为为整周铰链整周铰链； 摇杆上两运动副均摇杆上两运动副均为为非整周铰链非整周铰链。特点：特点： 连架杆与连杆连架杆与连杆均未出现重合均未出现重合(或或共线共线)

9、现象；现象； 固定铰链均为固定铰链均为整周回转铰链整周回转铰链；连杆上两活动铰连杆上两活动铰链均为链均为非整周回非整周回转铰链转铰链。 双曲柄机构运动特点的观察双曲柄机构运动特点的观察特点：特点： 两连架两连架杆均与连杆均出现杆均与连杆均出现重合或共线；重合或共线； 固定铰链均为固定铰链均为非整周回转铰链非整周回转铰链，连杆上两铰链均为连杆上两铰链均为整周回转铰链整周回转铰链。连杆与左摇杆重合连杆与左摇杆重合连杆与右摇杆共线连杆与右摇杆共线连连杆杆与与右右摇摇杆杆重重合合 连连杆杆与与左左摇摇杆杆共共线线 双摇杆机构运动双摇杆机构运动特点的观察特点的观察 结论：结论： 若要连架杆能整周回转若要

10、连架杆能整周回转(即成即成为曲柄为曲柄)，则另一连架杆与连杆不，则另一连架杆与连杆不能出现重合或共线。能出现重合或共线。双双曲曲柄柄机机构构双双摇摇杆杆机机构构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构ABCDdabc设：设： 最长杆最长杆Lmax=Max(a,b,c,d) 最短杆最短杆Lmin=Min(a,b,c,d)中间两杆杆长之和中间两杆杆长之和Lm = a + b + c + d - -Lmax- -Lmin(1) 曲柄存在条件曲柄存在条件a. Lmax + Lmin Lm b. Lmin不得为连杆不得为连杆(必要条件必要条件)(充分条件充分条件)(1) 曲柄存在条件曲柄存在条件a. Lmax + Lm

11、in Lm (必要条件必要条件) b. Lmin不得为连杆不得为连杆 (充分条件充分条件)双双摇摇杆杆机机构构双双曲曲柄柄机机构构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构240120280200120+ 280 200+240fdabcCBBCDmin BCBCDmax (2) 证明证明 设图示四杆机构为曲柄摇杆机构，设图示四杆机构为曲柄摇杆机构，AB杆为曲柄。杆为曲柄。cos BCD=b2 + c2 - - f22bcfminfmax 亦即亦即 0 BCD 180ABCD在在BCD中有中有a. 证明思路证明思路 若要使若要使AB杆成杆成为曲柄，必须有为曲柄，必须有 BCD存在，存在，为使此式成立，须有：为使