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1、1,第三章 平面连杆机构,学习要求 （1）掌握铰链四杆机构的基本型式、应用和演化； （2）熟悉曲柄存在的条件、压力角、传动角、死点位置、极限位置、极位夹角、行程速比系数等基本概念，并能绘图表示； （3）了解四杆机构设计的基本问题，掌握设计平面四杆机构的基本方法。,2,重点 （1）铰链四杆机构及铰链四杆机构基本类型的判断 （2）曲柄滑块机构是如何演化而来的？ （3）平面四杆机构的急回特性表示什么？与什么参数有关？ （4）什么时候会出现死点位置，如何避免？如何利用？ （5）机构的压力角和传动角有什么关系？它们与传动效率有什么关系？,3,平面连杆机构各构件间均用低副连接的平面机构。 特点： 磨损较轻
2、，润滑容易，便于加工且加工精度较高。 运动误差较大，结构和设计较复杂。,4,3-1 铰链四杆机构的基本形式和应用,机架：4 连架杆：1、3 连杆：2,曲柄 能作360转动的连架杆。 摇杆 不能作360转动的连架杆。,5,6,一、曲柄摇杆机构,7,应用：,8,9,二、双曲柄机构 一般：主动曲柄匀速转动，从动曲柄变速转动,10,特殊：1）正平行四边形机构：对边平行且相等 特点：主、从动曲柄同速转动且方向相等,11,12,运动不确定现象：,13,2）反平行四边形机构：对边相等但不平行 特点：主、从动曲柄转向相反,公共汽车车门启闭机构,14,三、双摇杆机构,15,16,17,18,3-2 铰链四杆机构
3、基本类型的判断,l1为短杆杆,整转副能作360转动的回转副。,19,整转副存在的条件： 1）最短杆+最长杆其余两杆之和； 2）最短杆两端的转动副为整转副(最短杆是曲柄)。,20,铰链四杆机构基本类型的判断： 1）当最短杆+最长杆其余两杆之和 a.固定最短杆的邻杆，得到曲柄摇杆机构 b.固定最短杆，得到双曲柄机构 c.固定最短杆的对杆，得到双摇杆机构 2）当最短杆+最长杆其余两杆之和 无论固定哪个构件，都为双摇杆机构,21,例：,22,例：在铰链四杆机构中，已知l2= 30mm，l3=35mm，l4=50mm，构件AD为机架，试问： 1）若此机构为曲柄摇杆机构，且构件AB为曲柄，求l1min ；
4、 2）若此机构为双曲柄机构，求l1max ； 3）若此机构为双摇杆机构，求l1的数值,23,解：由式得 lmax+lminl余1+l余2 1) 若此机构为曲柄摇杆机构，且构件AB为曲柄， 当l4为最长杆时，应满足： l2+l4l1+l3 l1l4+l2l3=50+30-35=45mm 当l1为最长杆时，应满足： l1+l2l3+l4 l1l3+l4l2=50+3530=55mm 45mml155mm时，该机构为曲柄摇杆机构。 Lmin=45mm。,24,2) 若此机构为双曲柄机构，依题意AD应为最短杆。应满足： l1+l4l2+l3 l1l2+l3l4=30+35-50=15mm 当lmax=
5、15mm时，该机构为双曲柄机构。 3) 若此机构为双摇杆机构，只要l1不满足上述两种情况均能满足本题要求。即当15mml145mm和55mml1115mm（极限情况，即l4+l2+l3 =115mm）时，机构均为双摇杆机构。,25,极限位置 摆角，极位夹角,3-3 铰链四杆机构的传动特性,26,一、急回特性 曲柄AB1AB2（1），摇杆C1DC2D（），时间t1，速度v1 曲柄AB2AB1（2），摇杆C2DC1D（），时间t2，速度v2,27,行程速比系数: K=2/1=(/t2)/ (/t1) =t1 /t2 =1/2 =(180+）/（180-） 极位夹角。 =0，无急回特性； 0，有急回
6、特性。越大，急回特性就越显著。 利用急回特性可提高生产率。,28,二、压力角a和传动角g 压力角a作用在从动件上的力与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角。,压力角a越大，有效分力越小。反之亦然。,29,传动角g 压力角的余角。 所以，压力角越小、传动角越大，机构的传力性能越好，传动效率越高。 一般机械： 大功率机械：,30,三、死点位置 对曲柄摇杆机构，当摇杆为主动件时，从动件曲柄与连杆在一条线上时，会出现死点。此时曲柄不转动。,31,当机构处于死点位置（ g=0）时，机构发生自锁或运动不确定。 消除死点的方法： 1）对曲柄施加外力。 2）利用构件自身或飞轮的惯性，使机构顺利通过死点。 3）采用
7、联动的两相同机构，使两机构的死点错开。 死点的利用： 1）飞机起落架 2）快速夹具,32,死点的利用： 1）飞机起落架,33,2）快速夹具,34,3）折叠靠椅,35,3-4 铰链四杆机构的演化,一、曲柄滑块机构,转动副,移动副,36,摇杆 曲柄摇杆机构 曲柄滑块机构 转动 往复移动 曲柄滑块机构的类型： 对心曲柄滑块机构 偏置曲柄滑块机构 应用：活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等。,37,对心曲柄滑块机构,偏置曲柄滑块机构,曲柄存在条件： 对心曲柄滑块机构：L1L2 行程S=2L1 偏置曲柄滑块机构：L1+eL2,38,结论:偏置曲柄滑块机构具有急回特性,39,改变曲柄滑块机构的固定件得到以下机
8、构。 二、导杆机构将曲柄滑块机构中的曲柄改为机架,40,转动导杆机构 摆动导杆机构,L1L2,L1,L2,：机架长度,：曲柄长度,41,应用,牛头刨床机构,简易刨床,42,三、摇块机构曲柄滑块机构中，当将连杆改为机架时，就演化成摇块机构。,43,应用,泵,44,四、定块机构 曲柄滑块机构中，当将滑块改为机架时，就演化成定块机构。,45,应用,46,47,五、偏心轮机构扩大转动副,48,用于曲柄长度要求较短、冲击在和较大的机械中。,颚式破碎机,49,总结： 铰链四杆机构可通过下列途径演化成其他形式的四杆机构： 1)通过改变构件的相对长度将转动副演变成移动副； 2)通过扩大转动副获得偏心轮机构；
9、3)通过取不同的构件为机架获得不同的机构。,50,3-5 平面四杆机构的设计,设计内容：选择形式；确定尺寸（运动简图） 两类问题：1）按给定的从动件的位置设计 2）按给定的运动轨迹设计 三种设计方法： 1）解析法 2）几何法 3）实验法,51,一、按给定的行程速比系数设计 1.曲柄摇杆机构 已知条件：摇杆长l3，摇杆的摆角f，行程速比系数K 设计实质：确定固定铰链中心的位置，定出曲柄、连杆及机架的长度。,52,53,54,55,56,设计要点： 作一直角三角形，使其锐角=极位夹角。再作直角三角形的外接圆。固定铰链中心即位于圆周上。,57,二、按给定的连杆位置设计 1.已知连杆的两个位置 2.已
10、知连杆的三个位置,连接连杆的对应点，作其垂直平分线,58,59,课堂练习,一、填空题 1.曲柄摇杆机构中行程速比系数K的大小取决于 ，K值越大，机构的 越显著。 2.在曲柄摇杆机构中，当 与 共线时，机构可能出现最小传动角min 。 3.在铰链四杆机构中，与机架用转动副相连接的杆称为 。 4.在曲柄滑块机构中，若滑块作为主动件， 当 时，机构会出现死点位置。 5.铰链四杆机构曲柄存在的条件是 ； 。,极位夹角,急回特性,曲柄,机架,连架杆,曲柄与连杆共线,最短+最长其余两杆,曲柄为最短,60,二、选择题 1.平面连杆机构是由 组成的机构。 A.高副； B.高副和低副； C.转动副； D.低副。
11、 2.平面连杆机构，构件的最少数量是 。 A.二件； B.三件； C.四件； D.五件。 3.没有急回运动性质的四杆机构是 。 A.对心曲柄滑块机构； B.偏置曲柄滑块机构； C.摆动导杆机构。 4.压力角可作为判断机构传力性能的标志，在平面连杆机构中，压力角越大，机构传力性能 。 A.越差； B.不受影响； C.越好。,D,C,A,A,61,5.曲柄摇杆机构的死点位置在 。 A.原动杆与连杆共线； B.原动杆与机架共线； C.从动杆与连杆共线； D.从动杆与机架共线。 三、判断题 1.平面连杆机构是低副机构其接触处压强较小因此适用于受力较大的场合。( ) 2.铰链四杆机构通过机架的转换就一定可以得到曲柄摇杆机构双曲柄机构和双摇杆机构。( ) 3.铰链四杆机构如有曲柄存在则曲柄必为最短构件。（ ） 4.在曲柄滑块机构中当曲柄为主动件时机构没有死点。（ ）,C,对,错,对,对,