机械设计基础课件连杆机构H

显然：t1 >t2 V2 > V1
摇杆的这种特性称为急回运动
7
曲柄摇杆机构摇杆主动
3
3
2
4
2
1
1 4
缝纫机踏板机构
8
压力角
压力角和传动角
从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角
切向分力: F’= Fcosα =Fsinγ
法向分力: F”= Fcosγ
B
γ↑ F’↑→对传动有利
可用γ的大小来表示机 构传动力性能的好坏,
曲柄存在的条件：
1、最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和
称为杆长条件。
2、连架杆或机架之一为最短杆。
B
l2
A l1
C
l3
D
l4
15
第二节 铰链四杆机构有整转副的条件
铰链四杆机构的三种基本型式区别在于连 架杆是否为曲柄。而且，由于在生产实际中， 驱动机械的原动机（电动机、内燃机等）一般 都是做整周转动的，因此要求机构的主动件也 能做整周转动，即原动件为曲柄。而在四杆机 构中是否存在曲柄，取决于机构中各构件间的 相对尺寸关系。 所以，平面四杆机构在什么条件下具有曲柄的 研究是平面连杆机构的一个主要问题。下面我 们就以铰链四杆机构来分析曲柄存在的条件。
B AA
C γ
F”
FF”’ C γFα
F
F’
DD
称γ为传动角
9
机构的死点位置
F γ＝0
摇 柄此杆两时为次机主共构动线不件时能，，运且有动连:，γ杆称＝与0曲Fγ＝0
此位置为：“死点” 避免措施： 两组机构错开排列，如火车轮机构;靠飞轮的惯性
B’
F’
C’
A’
E’

课件
48
例
y
6
K E
5
F
I级杆
RRP杆组
C
H

I级杆
3
2
RRR杆组
A1B
x
O
4
D
(1)用I级杆数学模型计算B点的运动
(2)用RRR杆组数学模型计算C点的运动
(3)用I级杆数学模型计算E点的运动
(4)用RRP杆组数学模型计算F点的运动
2019/9/14
课件
49
4-5 平面连杆机构的力分析机械效率
rA
B
i
已知：A (xA ,yA )l,i,li,δ , i
数学模型
位置：
xB yB

xA li yA li
cosi sini
dxB
速度： dt

xB

xA -ili sini
dyB dt

yB

yA ili cosi
O
2019/9/14
x
加速度：
d2xB dt2

t1
t1
1 1
180 1

3

t2
t2
2 1

180 - 1
K

180 180

180 K1
K1
2019/9/14
课件
31
四、机构的死点位置
1. 死点位置 所谓死点位置就是指从动件的传动角等于零或者压力角等于90∘时 机构所处的位置。
xB
xA-i2li
c osi
-ili
s
ini
d2yB d课t2件
yB
yA-i2li

2C
1
3
A
ф
4
D
H
正切机构
H
精选ppt
B
2
ф
1
A
l1
4 3
D
正弦机构
34
2 A1
3
4
D
精选ppt
35
五、偏心轮机构：扩大转动副
扩大转动副 B的半径
使之超过曲 柄的长度
杆1变为圆盘，其几何 中心为B，运动时，圆盘绕 偏心A转动，故称为偏心 轮。 A 、B之间的距离称
为偏心距e，即为曲柄的长
度。
精选ppt
K = v2/v1 =（C2C1/t2）/ （C1C2/t1 ） = t1/t2 = 1/2 =（180°+θ）/（180°-θ）
式中θ为摇杆处于两极限位置时，对应的曲柄所 夹的锐角，称为极限夹角（ C2AC1） 。
极位夹角θ越大，K值越大，急回运动的性质 越显著。
极限夹角计算公式：
θ=180°（K-1）/（K+1）
v1 =C⌒1C2/t1 v2 =C⌒1C2/t2
v1<v2
1
B2
它表明摇杆具
A
D
有急回运动特性。
B1
2
曲柄转角 1=180°+θ, C1C2 慢行程
2=180°-θ C2C1 快行程
∵ 1>2 , ∴ t >t , 1精选ppt 2
8
急回运动特性可用行程速度变化系数：（或行程 速比系数）K表示：
精选ppt
9
连杆机构输出件具有急回特 性的条件：
1）原动件等角速整周转动； 2）输出件具有正、反行程的往复运动； 3）极位夹角θ>0。

2、导杆机构—改变曲柄滑块机构固定构件演化来的（P25图2-10） 转动导杆机构；摆动导杆机构 应用：牛头刨床，插床，回转式油泵。
3、插块机构和定块机构（P25图2-10）
三、含有两个移动副的四杆机构（双滑块机构）P26图14-17 （认识） 分四种形式：1）两个移动副不相邻；2）两个移动副相邻；且其
作用点绝对速度Vc所夹锐角称为 压力角。
P在Vc方向的有效分力为Pt=Pcos，它可使从动件产
生有效回转力矩，Pt越大越好。
P垂直Vc方向分力(法向力）Pn=Psin为无效分力，它
无助从动件转动，并增加从动件转动摩擦阻力矩。Pn越
小越好。越小，机构传力性能越好，理想=0，压力角 反映机构传力效果好坏一个重要参数。设计必须控制最大 压力角不超过许用值。
二.急回特性
曲柄摇杆机构中，曲柄转一周有两次与连杆BC共线，该两位置铰链 中心A与C的距离AC1、AC2分别最短和最长，因而，C1D、C2D分
别为摇杆CD两个极限位置，简称极位。摇杆在两极限位置的夹角
称为摇杆的摆角。
曲柄由AB1顺时针转到AB2时，曲柄转角 1=180+，摇杆由极位C1D摆到极位C2D，摇 杆摆角；曲柄顺时针再转过2=180-时，摇 杆由位置C2D摆回到位置C1D，其摆角仍 。
第2章 平面连杆机构
§2－1平面四杆机构的基本类型及其应用 §2－2 平面四杆机构的基本特性 §2－3 平面四杆机构的设计
§2－1 平面四杆机构的基本类型及其应用 要求：掌握铰链四杆机构的特点及基本型式 重点：铰链四杆机构的特点及基本型式
1、应用实例：
内燃机、鹤式吊、火车轮、手动冲床、牛头刨床、椭圆 仪、机械手爪、开窗户支撑、公共汽车开关门、折叠伞、 折叠床、 单车制动操作机构等。

为了保证机构正常传动，通常应使传
动角的最小值γ min大于或等于其许用值[γ]。 一般机械中，推荐 γ min ≥ 40o ；对于
高速重载机械可取γ min ≥ 50o 。 (4)应用
在生产实际中，对于具有短暂峰值 载荷的机器，应使机构在具有较大传动 角的瞬时位置来承担高峰载荷，以便节 省动力，提高传动效率。
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。
雷达天线俯仰角调整机构
摄影车上的升降机构
摇头风扇传动机构
课题一 铰链四杆机构的基本类型及其演化
一、铰链四杆机构的基本类型
各个构件之间全部用转动副连接的四杆机构称为铰链四杆 机构。
连杆 连架杆
机架
连架杆
机架：固定不动的构件 连架杆：与机架相连的构件 连杆：不直接与机架相连的构件
三、铰链四杆机构的演化 1.曲柄滑块机构
(a)对心曲柄滑块机构
（b）偏置曲柄滑块机构
曲柄滑块机构应用
冲床中的曲柄滑块机构 1—工件；2—滑块；3—连杆
；4—曲轴；5—齿轮
自动送料机构
三、铰链四杆机构的演化 2.导杆机构
（1）转动导杆机构
导杆机构应用
(2)摆动导杆机构
牛头刨床
动画
三、铰链四杆机构的演化 3.摇块机构
曲柄摇杆机构应用实例
搅拌机
脚踏砂轮机机构
缝纫机
动画
一、铰链四杆机构的基本类型 2.双曲柄机构 具有两个曲柄的铰链四杆机构。 双曲柄机构的特点：能将等角速度转动转变为 周期性的变角速度转动。
惯性筛机构
双曲柄机构特例： a.平行四边形机构
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。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。

械
设
计
基
础
机
2.含有两个移动副的四杆机构
械
设
计
基
础
机
2.以不同构件位机架 (1)转动导杆机构和摆动导杆机构
械
设
计
基
础
转动导杆机构
摆动导杆机构
机
2.以不同构件位机架 (2)曲柄摇块机构和移动导杆机构
械
设
计
基
础
曲柄摇块机构
机
2.以不同构件位机架 (2)曲柄摇块机构和移动导杆机构
械
设
计
基
础
移动导杆机构
础
与工作行程中的平均速度（或角速度）之比值，称
为行程速度变化系数，用K来表示。
机
曲柄摇杆机构，曲柄AB为原动件，以w等速匀速转动一周时，有两次与 连杆共线。这时摇杆CD分别位于两个极限位置C1D和C2D。曲柄与连 杆两次共线位置之间所夹的锐角θ（即AB1与AB2之间所夹的锐角）称 为极位夹角。摇杆CD的两个极限位置之间夹角ψ称为摇杆的摆角。当曲 柄顺时针有位置AB1转到AB2，再由AB2转AB1， 其转过的角度分别为：φ1＝180º +θ，φ2＝180º -θ， 所用的时间分别为：t1＝φ1/w＝（180º +θ）/w，t2＝φ2/w＝ （180º -θ）/w； 在相应的时间里，摇杆往复摆过的角度相同，都为摆角ψ。由于t1大于 t2，所以摇杆从DC1摆到DC2位置（工作行程）的平均角速度w1小于 摇杆从DC2摆到DC1位置（空回行程）的平均角速度w2，即摇杆能快 速返回，曲柄摇杆机构具有急回特性。摇杆的行程速度变化系数K为
机
2.3.4 死点位置
械
设
计
基