第2章 平面连杆机构.

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1、1第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构n【能力目标】n【案例导入】n【知识要点】n2.1平面连杆机构的特点n2.2铰链四杆机构的基本型式与应用n2.3铰链四杆机构基本型式的判别n2.4曲柄摇杆机构的运动特性分析n2.5平面四杆机构的演化n2.6平面四杆机构的设计n【能力训练】n第1章小结2【能力目标能力目标】 n1. 掌握平面连杆机构的类型及应用；n2. 掌握曲柄存在的条件及曲柄摇杆机构的运动特性；n3. 了解平面连杆机构的演化n4. 会用作图法设计平面四杆机构n （1） 按给定行程速比系数K设计四杆机构 n （2） 按给定连杆预定位置设计四杆机构 返回目录3【案例导入案例导入】 返回目录图

2、图2-1脚踏砂轮机构及机构运动简图脚踏砂轮机构及机构运动简图图图2-2-鹤式起重机起吊机构及机构运动简图鹤式起重机起吊机构及机构运动简图由若干构件用低副连接起来的平面机构，称为由若干构件用低副连接起来的平面机构，称为平面连杆机构平面连杆机构. 42.1平面连杆机构的特点 平面连杆机构具有什么特点呢？平面连杆机构具有什么特点呢？返回目录2）转动副和移动副的接触表面是圆柱面或平面，便）转动副和移动副的接触表面是圆柱面或平面，便于制造于制造；3）低副中存在间隙，低副数目较多时会使得从动件）低副中存在间隙，低副数目较多时会使得从动件的运动累积误差较大；的运动累积误差较大；4）平面连杆机构的设计比较复杂

3、，不易精确地实现）平面连杆机构的设计比较复杂，不易精确地实现复杂的运动规律。复杂的运动规律。5）不适用于动载荷较大高速运转的场合。）不适用于动载荷较大高速运转的场合。1）构件间的低副连接是面接触，接触面上压强小，易润滑，）构件间的低副连接是面接触，接触面上压强小，易润滑，因此磨损较小，可以承受较大载荷；因此磨损较小，可以承受较大载荷；52.2 铰链四杆机构的基本型式与应用铰链四杆机构的基本型式与应用 铰链四杆机构四个构件由转动副连接起来的平面四杆机构。转动副连接起来的平面四杆机构。平面四杆机构是最基本的连杆机构，铰链四杆机构又是平平面四杆机构是最基本的连杆机构，铰链四杆机构又是平面四杆机构的最

4、基本、最简单的形式，其他平面四杆机构面四杆机构的最基本、最简单的形式，其他平面四杆机构都可以看作由铰链四杆机构演化而来。都可以看作由铰链四杆机构演化而来。返回目录平面四杆机构的基本类型平面四杆机构的基本类型铰链四杆机构铰链四杆机构 根据连架杆运动形式的不同，铰链四杆机构可分为：1. 曲柄摇杆机构(crank-rocker mechanism)2. 双曲柄机构(double crank mechanism)3. 双摇杆机构(double rocker mechanism) 平行四边形机构 6平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构铰链四杆机构连架杆连架杆机架机架连架杆连架杆连杆连

5、杆ABD 能绕其轴线转能绕其轴线转360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返回目录7返回目录在铰链四杆机构中，若两个连架杆中一个为曲柄，在铰链四杆机构中，若两个连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆，则此四杆机构称为另一个为摇杆，则此四杆机构称为曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构。机。机构中，当曲柄为原动件，摇杆为从动件时，可将曲柄构中，当曲柄为原动件，摇杆为从动件时，可将曲柄的连续转动，转变成摇杆的往复摆动。的连续转动，转变成摇杆的往复摆动。1. 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构图图2-5 雷达天线俯仰角调整机构雷达天线俯仰角调整机构 图

6、图2-6 缝纫机脚踏板机构缝纫机脚踏板机构 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构82. 双曲柄机构双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是曲柄，则称在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是曲柄，则称为为双曲柄机构。双曲柄机构。图图2-7 惯性筛机构惯性筛机构E图图2-8 平行四边形机构平行四边形机构图图2-9 消除运动不确定的方法消除运动不确定的方法返回目录双曲柄机构双曲柄机构平行四边形机构平行四边形机构92. 双曲柄机构双曲柄机构n在双曲柄机构中，用的较多的是平行双曲柄机构，又称为平行四边形机构。n平行四边机构平行四边机构： 这种机构对边杆长度（即转动副之间的距离）相等，组成平行四边形。当杆AB等角速转

7、动时，杆CD也以相同角速度同向转动，连杆BC则做平动。这种这种机构可以保持等传动比。机构可以保持等传动比。n平行四边机构的运动不确定性平行四边机构的运动不确定性： 当平行四边机构的四个铰链中心处以同一直线上时，将出现运动不确定状态：此时机构有可能正常运动下去，有可能反转，还有可能卡死不动。n消除运动不确定性消除运动不确定性： 消除这种运动不确定性，可以在主、从曲柄上错开一定角度再安装一组平行四边形。如图2-9所示，当上面一组平行四边机构转到ABCD共线位置时，下面一组平行四边机构AB1C1D却处于正常位置，故机构仍然保持确定运动。102. 双曲柄机构双曲柄机构 在铰链四杆机构中，若两个连架杆都

8、是曲柄，则称在铰链四杆机构中，若两个连架杆都是曲柄，则称为为双曲柄机构。双曲柄机构。图图2-7 惯性筛机构惯性筛机构E图图2-8 平行四边形机构平行四边形机构图图2-9 消除运动不确定的方法消除运动不确定的方法返回目录双曲柄机构双曲柄机构平行四边形机构平行四边形机构113. 双双摇机构摇机构 铰链四杆机构的两连架杆都是摇杆，铰链四杆机构的两连架杆都是摇杆，则称为则称为双摇杆机构双摇杆机构。 图图2-2 鹤式起重机起吊机构鹤式起重机起吊机构 及机构运动简图及机构运动简图图图2-10 车辆的前轮转向机构车辆的前轮转向机构双摇杆机构双摇杆机构返回目录123. 双双摇机构摇机构n等腰梯形机构等腰梯形机

9、构： 两摇杆长度相等的双摇杆机构称为等腰梯形机构。n车辆的前轮转向机构即是等腰梯形机构。13 2.3铰链四杆机构基本型式的判别铰链四杆机构基本型式的判别铰链四杆机构铰链四杆机构都是四个构件用转动副连接起来，但有不同的型式来实现不同的功能。他们与构件尺寸有何关系？现在让我们来分析曲柄存在的条件。返回目录1. 铰链四杆机构只存在一个曲柄的条件铰链四杆机构只存在一个曲柄的条件（1）其中一个连架杆最短；）其中一个连架杆最短；（2）最短杆和最长杆之和大于或等于另两杆之和。）最短杆和最长杆之和大于或等于另两杆之和。 利用三角形任意两边之和大于（极限情况等于）第三边，可利用三角形任意两边之和大于（极限情况等

10、于）第三边，可以证明铰链四杆机构只存在一个曲柄的条件。以证明铰链四杆机构只存在一个曲柄的条件。14返回目录证明证明： n设AD=L1,AB=L2,BC =L3 ,CD=L4,若连架杆L2为曲柄，且作整圆周运动,则它应顺利通过与机架AD共线的两个位置AB1和AB2 ，机构在这两个位置分别构成B1C1D和B2C2D。利用三角形任意两边之和大于（极限情况等于）第三边的性质有以下证明。 图图2-112-11 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构在B1C1D中: L3(L1 L2)+ L4 L4(L1 L2)+L3即: L2 + L3 L1+ L4 L2 + L4 L1 + L3 在B2C2D中: L1 +L2 L

11、3 + L4 + 得 L2 L1 + 得 L2 L4 + 得 L2 L3 所以在L1、L2、L3和L4四个构件中曲柄L2最短。由式可知：最短杆+任一杆长其余两杆之和，所以最短杆+ 最长杆 另两杆之和。铰链四杆机构中,存在一个曲柄的条件为：（1）曲柄最短;（2）最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆之和.152铰链四杆机构的三种基本型式的判别铰链四杆机构的三种基本型式的判别返回目录当最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其它两杆长度之和当最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其它两杆长度之和(即满足杆长条即满足杆长条件件) 时时: 最短杆为连架杆最短杆为连架杆-曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构(slider-cr