机械原理讲义2连杆机构复习

2连杆机构2.1常见四杆机构分类依据是什么？铰链四杆机构分类依据是什么？2.2铰链四杆运动链具有整转副的条件是什么？铰链四杆机构曲柄存在条件是什么？2.3四杆机构都有哪些演化途径？2.4叙述极位夹角的定义。

2.5叙述行程速比系数的定义。

2.6画出曲柄滑块机构、摆动导杆机构的极为夹角。

2.7叙述求法瞬心的一般步骤。

2.8叙述压力角和传动角的定义。

2.9画出曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、摆动导杆机构的压力角/传动角。

2.10画出曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、摆动导杆机构的γmin。

2.11叙述出现死点位置的条件和特征。

2.12如图2-1所示，设已知四杆机构各构件的长度L AB=240 mm；L BC=600 mm；L CD=400 mm；L AD=500mm。

试回答下列问题：⑴当取杆AD为机架时，是否有曲柄存在？⑵若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？2.13在图2-2所示的铰链四杆机构中，各构件的长度分别为：l AB=28mm，l BC=52mm，l CD=50mm，l AD=72mm。

1）若取AD为机架，求该机构的极位夹角θ和行程速度变化系数K，杆CD的最大摆角ϕ和最小传动角γmin；2）若取AB为机架，该机构将演化为何种类型的机构？为什么？这时C、D两个转动副是整转副还是摆转副？2.14 在图2-3所示六杆机构中，各构件的尺寸为：l AB=30mm，l BC=55mm，l AD=50mm，l CD=40mm，l DE=20mm，l EF=60mm，滑块F为运动输出构件。

试确定：1）四杆机构ABCD的类型；2）机构的行程速度变化系数K为多少？3）滑块F的行程H为多少？4）求机构的最小传动角γmin？5）导轨DF在什么位置时滑块在运动中的压力角最小？图2-1 图2-2图2-3图2-4图2-5 图2-62.15试求图2-4所示各机构在图示位置时的全部瞬心的位置。

3、平面连杆机构的应用
机械手
汽车中那些部位用到连杆机构
起重装置
§3-2 平面四杆机构的基本类型及应用
一、平面四杆机构的基本形式 1. 构件及运动副名称 构件名称：
连架杆——与机架连接的构件 曲柄——作整周回转的连架杆 摇杆——作来回摆动的连架杆 连杆——未与机架连接的构件 机架——固定不动的构件
α1 180° +θ t1 V2 ω = α = = = 180° -θ V1 2 t2 ω
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。
分析： 180° +θ K= 180° -θ
K≥1,K=1时无急回特性
设计具有急回特性的机构时，一般先根据使用要求给 定K值，则有 (K-1) θ=180° (K+1) θ＝ 0 θ≠0 θ↑,K↑,急回运动越明显，一般取K＜2
●导杆机构（曲柄为主动件） ●导杆机构（摇杆为主动件）
α B2 ≡0°
3 2 1 3 A B VB2 D 4 FB2 1 2 FB3 B D VB2 FB2 FB1
机构压力角:在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下， 机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受 力点的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角， 通常用α 表示。P50
传动角：压力角的余角。 通常用γ 表示.
F2 C
B
A
δ
D
γ F α
F1
vc
机构的传动角和压力角作出如下规定： γ min≥[γ ]；[γ ]= 3060°； α max≤[α ]。 [γ ]、[α ]分别为许用传动角和许用压力角。
C
(2) 推广到导杆机构 结论：有急回特性，且极位夹角等于摆杆摆角，即

第二讲平面机构的运动分析一用速度瞬心法作机构的速度分析1 速度瞬心的定义：作平面相对运动两构件上任一瞬时其速度相等的点，称为这个瞬时的速度中心。

分类：相对瞬心－重合点绝对速度不为零绝对瞬心－重合点绝对速度为零2 瞬心数目 K＝N(N-1)/23 机构瞬心位置的确定直接观察法：适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置。

１）两构件组成转动副时，转动副中心即是它们的瞬心。

２）若两构件组成移动副时，其瞬心位于移动方向的垂直无穷远处。

３）若两构件形成纯滚动的高副时，其高副接触点就是它们的瞬心。

４）若两构件组成滚动兼滑动的高副时，其瞬心应位于过接触点的公法线上。

不直接形成运动副的两构件利用三心定理来确定其具体位置。

三心定理：三个彼此作平面平行运动的构件共有三个瞬心，且它们位于同一条直线上。

此法特别适用于两构件不直接相联的场合。

4传动比的计算ωi /ωj＝P1j P ij / P1i P ij两构件的角速度之比等于绝对瞬心至相对瞬心的距离之反比5.角速度方向的确定相对瞬心位于两绝对瞬心的同一侧，两构件转向相同相对瞬心位于两绝对瞬心之间，两构件转向相反。

常见题型：1.速度瞬心的求解（会用正多形法）2利用速度瞬心求解速度。

ωi /ωj ＝P 1j P ij / P 1i P ij例题：在图示四杆机构中，AB l =60mm ，CD l =90mm ，AD l =BC l =120mm ，2ω=10rad/s ，试用瞬心法求： (1)当ϕ=45°时，点C 的速度C v；(2)当ϕ=165°时，构件3的BC 线上(或其延长线上)速度最小的一点E 的位置及其速度大小；(3)当C v =0时，ϕ角之值(有两个解)。

P 13C(a)解：以选定的比例尺0.005/l m mm μ=作机构运动简图如图3-2所示。

（1）定瞬心P 13的位置，求v c 。

131331 6.07rad /AP DP l l s ωω==30.547/c l v CD m s μω==（2）如图（b ）所示，定出构件2的BC 线上速度最小的一点E 位置及速度的大小。

平面四杆机构具有急回特性的条件： （1）原动件作等速整周转动；
（2）输出件作往复运动；
（3）
0
B2
2.曲柄滑块机构中，原动件AB以 1等速转动 B 2 b B 1 C2 C3 a b 2 1 1 1 a B1 C2 C 3 C1 B1 H A
A
C1
4
4
H
B2
偏置曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构 H=2a, 0 ,无急回特性。
一.平面四杆机构的功能及应用
1 .刚体导引功能 2.函数生成功能 3.轨迹生成功能 轨迹生成功能 是指连杆上某点通过某一 预先给定轨迹 的功能。 连杆
§2-4 平面四杆机构运动设计的基本问题与方法
一.平面四杆机构的功能及应用
1 .刚体导引功能 3.轨迹生成功能 2.函数生成功能 4.综合功能 O1 D1 上剪刀 D2 下剪刀
(b>c) (2b)
'
B
1
a
A
b
c
d
4
D r 3
C b 3 c
a-d
B2
r2
d c a b （2a ）
d b a c (2b')
由(1)及（2a' ）(2b')可得
d+a
d a , d b, d c
铰链四杆机构的类型与尺寸之间的关系：
在铰链四杆机构中： （1）如果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 ——满足杆长和条件 且： 1 以最短杆的相邻构件为机架，则此机构为以最短杆 为曲柄的曲柄摇杆机构； 2 以最短杆为机架，则此机构为双曲柄机构；
2 4
摆动导杆 机构
导杆:
C 3

机械原理一、填空题：1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于原动件数目。

2.同一构件上各点的速度多边形必相似于于对应点位置组成的多边形。

3.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于0 ，行程速比等于1 。

4.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于 90 。

5.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36o，则行程速比系数等于K=(180+36)/(180-36)=1.5 。

6.为减小凸轮机构的压力角，应该增大凸轮的基圆半径。

7.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动。

8.增大模数，齿轮传动的重合度不变；增多齿数，齿轮传动的重合度增大。

9.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相相反，内啮合的两齿轮转向相相同。

10.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是定轴轮系。

11.三个彼此作平面运动的构件共有 3 个速度瞬心，且位于一条直线上。

12.铰链四杆机构中传动角 为90。

，传动效率最大。

13.连杆是不直接和机架相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为低副。

14.★偏心轮机构是通过扩大转动副半径由铰链四杆机构演化而来的。

15.机械发生自锁时，其机械效率小于等于零。

16.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在曲柄与机架两次共线的位置时。

17.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k 大于 1。

18.四杆机构的压力角和传动角互为余角，压力角越大，其传力性能越差。

19.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为 的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为z/cos3β。

20.※设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取标准值值，且与其模数相匹配。

21.差动轮系是机构自由度等于 2 的周转轮系。

22.平面低副具有2个约束， 1 个自由度。

23.两构件组成移动副，则它们的瞬心位置在垂直移动路线的无穷远处。

24.※标准直齿轮经过正变位后模数不变，齿厚增加。

25.※曲柄摇杆机构出现死点，是以摇杆作主动件，此时机构的传动角角等于零。

上传了多次没有成功，希望这次顺利啊前半部分是习题，后半部分是答案81. 在图示曲柄滑块机构中，已知连杆长( 为曲柄长，为导路偏距)，滑块行程是否等于?为什么？82. 图示机构中已知rad/s，，试分析及为多大。

83. 试求图示机构的速度瞬心数目、各瞬心位置、各构件角速度的大小和方向、杆2 上点M 的速度大小和方向。

(机构尺寸如图：mm，mm，mm，mm，，mm，m/mm。

)已知rad/s。

84. 图示机构中尺寸已知( m/mm)，机构1 沿构件4 作纯滚动，其上S 点的速度为( (m/s)/mm)。

(1)在图上作出所有瞬心；(2)用瞬心法求出K点的速度。

85. 画出图示机构的全部瞬心。

86. 在图示机构中，已知滚轮2 与地面作纯滚动，构件3 以已知速度向左移动，试用瞬心法求滑块5 的速度的大小和方向，以及轮2 的角速度的大小和方向。

87. 已知图示机构的尺寸和位置。

当时，试用瞬心法求。

88. 在图示机构中，已知构件1 以沿顺时针方向转动，试用瞬心法求构件2 的角速度和构件4 的速度的大小(只需写出表达式）及方向。

89. 图示齿轮-连杆机构中，已知齿轮2 和5 的齿数相等，即，齿轮2以rad/s顺时针方向转动，试用瞬心法求构件3的角速度的大小和方向。

（取m/mm。

）90. 在图示机构中，已知原动件1以匀角速度ω1沿逆时针方向转动，试确定：（1）机构的全部瞬心；（2）构件3的速度（需写出表达式）。

91. 求图示五杆机构的全部瞬心，已知各杆长度均相等，且与回转方向相反。

92. 求图示机构的速度瞬心的数目，并在图中标出其中的12个瞬心。

93. 图示摆动导杆机构中，已知构件1以等角速度rad/s顺时针方向转动，各构件尺寸mm，mm，。

试求：1）构件1、3的相对瞬心；（2）构件3的角速度；（3）构件2的角速度。

94. 画出图示机构的全部瞬心。

95. 在图示机构中，已知凸轮1的角速度的大小和方向，试用瞬心法求构件3的速度大小及方向。

3
16
曲柄滑块机构
1) 偏置曲柄滑块机构
B2 1 A
C3 e
2) 对心曲柄滑块机构
B
1
2
A
.
C3
17
曲柄移动导杆机构

2 B
1
A
C3


B2
1 3
A
正弦机构
s
s l.AB sin
18
2、取不同构件为机架（机构倒置）
1）铰链四杆机构的倒置
.
19
.
20
2）单滑块机构的倒置
曲柄滑块机构
曲柄转动导杆机构
在连架杆中，能绕其 轴线回转360°者称为曲 柄；仅能绕其轴线往复 摆动者称为摇杆。
1）曲柄摇杆机构：一个连架杆为曲柄，另一个为摇杆。 2）双曲柄机构：两连架杆均为曲柄。 3）双摇杆机构：两连架杆均为摇杆。
.
15
二、平面四杆机构的演变
1、转动副转化为移动副
2
1
3
4
铰链四杆机构
曲柄滑块机构
2
1 4
.
注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：
最长杆的杆长 < 其余三杆长度之和。
.
33
曲柄滑块机构有曲柄的条件
B
a
b
C’
C
e
A
b a
B’
显然，需满足:
a+e ≤ b
.
34
B a
b C”
e
B’
B”
A
C C’
.
35
导杆机构有曲柄的条件
.
36
摆动导杆机构有曲柄的条件
d-a d

《机械原理》期末复习资料第一章平面机构运动简图和自由度◆这种能实现确定的机械运动，又能做有用的机械功或完成能量、物料与信息转换和传递的装置称为机器。

◆无论机器还是机构，最基本的一点是都能实现确定的机械运动。

从结构和运动观点看，二者之间并无区别，所以统称为机械。

◆机械零件可分为两大类：一类是在各种机器中都能用到的零件，称为通用零件。

另一类则是在特定类型的机械中才能用到的零件，称为专用零件。

◆三个单元：装配单元、运动单元、制造单元1、零件:机械的制造单元,如螺钉、螺母、曲轴等。

通用零件:在各种机器中都能用到的零件。

专用零件:在特定类型的机器中才能用到的零件。

2、部件:由一组协同工作的零件组成的独立制造装配的组合件,如减速器、离合器、制动器等。

部件是装配的单元。

3、构件:机构中形成相对运动的各个运动单元。

可以是单一的零件,也可以是由若干零件组成的运动单元。

◆机器主要由5个部分组成，包括动力部分、控制部分、传动部分、执行部分、支撑及辅助部分。

◆机械设计的程序：1.计划阶段 2.方案计划阶段 3.技术设计阶段 4.技术文件编制阶段◆判断高低副两构件通过面接触形成的运动副，称为低副。

两构件通过点或线接触形成的运动副，称为高副。

◆自由度的计算公式：F=3n-2PL-PH◆复合铰链:两个以上构件在同一轴线处共同参与形成的转动副,称为复合铰链（两个转动副◆局部自由度：机构中与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度。

（可忽略）◆机构具有确定运动的条件：机构的构件之间应具有确定的相对运动。

（标箭头的都是原动件。

）✔原动件个数等于机构的自由度数。

若原动件数小于自由度数，则机构无确定运动。

若原动件数大于自由度数，则机构可能在薄弱处损坏。

第二章平面连杆机构◆铰链四杆机构的基本类型：曲柄摇杆机构：转动运动转变成往复摆动运动双曲柄机构：等速转动变为变速转动双摇杆机构：主动摇杆的摆动变为从动摇杆的摆动（补充）曲柄滑块机构：转动运动转换成往复直线运动，也可把往复直线运动转换成转动运动◆铰链四杆机构存在曲柄的条件：①机构中是否存在整转副;②选择哪个构件作为机架。

C2 180º + A B2 180º C1

B1

D
m 2 / t 2 180 K m 1 / t1
180 180 180
问题：急回运动与K有关，K与什么有关?
极位夹角：作往复运动的从动杆在两极限位置时，原动件在两 对应位置间所夹的锐角。
A B2

B1

D
摆动导杆机构
极限位置1：连杆与曲柄拉伸共线 极限位置2：连杆与曲柄重叠共线
l AC 1 a b l AC 2 b a
H

2.急回、极位夹角、行程速比系数
急回运动 ：工作行程 、空回行程
工程中将作往复运动（摆动或移动）的从动杆来回运动时间的 比值称为机构从动杆往复行程时间比系数，简称行程速比系数，用 字母K表示，是机构的基本的运动特征参数。
4、压力角、传动角与 传力特性
通过对机构压力角、传动角分析及与之相关的力学与结构特征 来校核和描述机构的传力特性。 1）压力角与传动角
压力角：从动杆受力点处力的方向与受力点速度方向夹的锐角， 称为机构的压力角。
压力角的余角为机构的传动角，用表示。
＋＝90
B
C


D

F
连杆机构中连杆与从动杆 夹的锐角为机构的传动角 。
平行四边形机构：双曲柄机构中两对边构件长度相等且平行。 特点：主从动曲柄等速同相转动，连杆作平动。 反平行四边形机构
3.双摇杆机构
在铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆，则称为双摇杆机构。 实例：鹤式起重机 在双摇杆机构中，如果两摇杆长度相等、则称为等腰梯形机构。 实例：汽车前轮转向机构
二.四杆机构具有转动副和曲柄存在的条件

图2-8a
图2-8b
内燃机内的核心构件活塞、连杆、曲轴和缸套就 是曲柄滑块机构。其活塞就是滑块，缸体就相当 于上图的机架，它的制造要求十分精密。
22
2、导杆机构
图2-9(a)就是和图2-8一样的曲柄滑块机构。但如果改AB杆（1杆）为 机架，就变为图（b）所示的导杆机构。在图（b）中，杆4称为导杆，滑 块3相对导杆滑动并一起绕 A点转动，通常把杆2作为原动件。在图（b） 中，由于L1<L 2，两连架杆2 和4 均可相对于机架 1整周回转，称为曲柄转 动导杆机构或转动导杆机构。 但图（b）中如果L1>L2，则图（b）就变成为图2-10了，此时连架杆4 就只能往复摆动，称为曲柄摆动导杆机构或摆动导杆机构。摆动导杆机 构在牛头刨床中应用较多，其简图见右下图。
〖1〗最短杆的对边作为机架，两连架杆就是二个摇杆。 〖2〗这时最短杆与最长杆长度之和不论小于或大于其余两杆长度之和都只 能得到双摇杆机构，且有，如果最短杆和最长杆长度之和大于其余两杆长 度之和，无论哪个构件作机架都只能得到双摇杆机构。
18
（3）双摇杆机构的应用
双摇杆机构有广泛的应用。如下面二图中都是由摇杆机构组成，它们 都是把最短边BC的对边AD作机架。请注意它们的运动轨迹，对左图鹤式 起动机，它能使E点沿水平线EE’移动，这对吊放物体很有利；而对于右 图飞机起落架，放下时ABC成一线，保证了稳定，收起时轮胎成水平，节 约了空间。这些设计十分巧妙，这是我们要学习的。
图2-2e
图2-2e1
图2-2e2 机车车轮联动机构
16
（3）双曲柄机构的应用 双曲柄机构也有一定的应用，如下面惯性筛就是一种， 但用的最多是平行四边形机构，所以又叫平行双曲柄机构。 下面的摄影平台升降机构，就是利用了平行四边形机构运 动中，构件始终保持水平的特点，使人站在上面不觉得倾 斜。

机械原理复习要点机械原理复习要点绪论1.何为机器？其三个特征是什么？2.何为机构？其三个特征是什么？机器和机构有何异同？3.何为构件？构件是什么单元？4.何为零件？零件2345565件是什么单元？5.机械、机器、机构、构件、零件间的关系。

6.机械原理的三大内容：（1）结构分析（2）运动分析（3）动力分析第二章机构的结构分析1.运动副的分类。

2.何为构成运动副的元素。

3.何为I级副？II级副？III级副？如何确定机构的级别？4.何为运动链？运动链按开、闭形式可分为几类？常见的运动链为何种形式？5.何为机架？何为原动件？6.运动简图和示意图的区别？7.绘制运动简图应搞清那些问题？8.机构具有确定运动的条件是什么？9.当m个构件在一处构成转动副，其转动副应为几个？10.虚约束有几种类型？11.局部自由度常见的场所？12.计算机构自由度时，若不剔除虚约束的影响，机构的自由度会如何？13.当不剔除机构的局部自由度时，机构自由度的计算结果如何？14.当计算一个运动链的自由度时，计算的结果F=0，这时：（1）若想使其成为自由度为F=1的机构应如何？（2）若想使其成为自由度为F=2的机构又如何？15.高副低代是瞬时替代还是永久替代？16.高副低代必须满足的条件是什么？第三章平面机构的运动分析1.速度瞬心的概念？2.何为绝对瞬心？何为相对瞬心？当两构件之一为固定不动，另一构件为活动时，它们的瞬心为什么瞬心？3.当运动副为下列几种类型时，瞬心位置如何确定？1）移动副。

2）转动副。

3）高副（滚滑副、滚动副）4.瞬心的数目如何确定？5.瞬心法是否可用来求加速度？6.当机构位置改变时，瞬心位置是否改变？（哪些改变？哪些不变？举四杆机构为例）7.当已知某一构件上一点速度，求其他点速度时，用什么方法？8.当机构中存在滑动副（导杆与滑块）时，求它们某重合点间的速度时,用什么方法?1)一般动点选在何处? 2)动系选哪个构件?9.相对速度矢量下标与其矢量图中代表矢量下标字母顺序是否一致?10.在矢量图中:1)P点代表什么? 2)bc代表什么? 3)pc代表什么? 4)相对速度矢量是从那里画出的?5)绝对速度矢量是从那里引出的?11.何为速度影像定理?加速度影像定理?速度多边形、加速度多边形与机构中某一构件上各同名点构成的多边形是什么关系?顺序字母是什么关系?12.速度影像定理,加速度影像定理是否可用来求不同构件间的速度和加速度?13.在什么情况下,存在哥氏加速度?哥氏加速度a k = 2w k vjk中, ωk是指哪个构件的角速度?14.在什么情况下,不存在哥氏加速度?第四章力分析1.驱动力与其作用构件运动间的关系?2.阻力与其作用构件运动间的关系?3.机械上的平衡力是否一定为驱动力?4.低速机构是否需要作动态静力分析?高速机构呢?5.何为动态静力分析?6.分别在下列几种情况下分析构件的惯性力,惯性力矩?1)匀速移动的滑块. 2) 加速移动的滑块.3)匀速定轴转动的曲柄(质心S在转轴,质心S不在转轴).4)加速定轴转动的曲柄(质心S在转心处,质心S不在转心处).5)做平面运动构件的惯性力和惯性力矩.7.总惯性力是如何求得的?(当已知F i,M i如何合成F i总)8.质量代换应满足的三个条件?9.何为动代换,何为静代换,哪一种代换求出来的总惯性力与采用一般力学方法求出的总惯性力完全等效?4--31.分别在三种情况下讨论移动副中的摩擦力F f和摩擦系数f ,f v.1)平滑块. 2)v形槽滑块. 3)半圆形槽滑块.2.转动副的摩擦的总反力作用的位置?其对转心所取力矩与构件转动的关系如何?3.滑动副总反力的作用位置和与构件相对运动的关系如何?4.摩擦圆直径等于多少?5.轴端摩擦力矩如何求?1)未跑合轴端. 2)跑合轴端.6.不考虑摩擦时,下列情况的运动副反力的方向和大小(或作用点)两因素哪个是未知.1)转动副的F R(大小,方向,作用点);2)移动副的F R (大小,方向,作用点);3)高副中的F R (大小,方向,作用点);7.每个构件可列出几个独立的力平衡方程?8.构件组的静定条件是什么?第八章四杆机构1.铰链四杆机构的基本类型有几种？2.原动件运动规律一定时，可通过改变各构件的相对杆长而使从动件具有不同的运动规律（对；错？）3.连杆机构中有曲柄的条件是什么？4.四杆机构中的周转副、摆动副的含义？5 .图8—2中，杆AB为主动件时，求机构该位置的压力角和传动角？6.双曲柄有几种类型？它们各自的运动特征为什么？（共3种类型）7.等腰梯形机构是什么机构？8.曲柄滑块机构是由什么机构演化而来的？滑块是哪个杆演化而来的？如何演化的？9.图8—16（a）、（b）两机构的关系？10.在曲柄滑块的基础上通过机构的倒置，可分别获得哪些机构？（第197页，图8—17）11.运动副元素的逆换？（第199页，图8—22）12.四杆机构的急回运动特性可用哪两个参数来描述13.行程速比系数K和极位夹角θ的关系是什么？K=？θ=？有急回运动？K=？θ=？无急回运动？14.何为机构的极位？何为机构的极位夹角？何为摇杆的最长摆角？15.何为机构的压力角、传动角？这两个角在哪个构件的哪一点上？16.为何用传动角来描述四杆机构的传力特征？17.最小传动角的位置？18.对应机构的极位，曲柄的位置是什么？19.当连杆与摇杆间所夹的位置角为锐角（钝角）时，传动角与其位置角的关系是什么？20.四杆机构在什么条件下具有死点？死点的位置是什么？死点产生的原因是什么？21.举例说明死点的利与弊？22.掌握四杆机构如下设计方法：按给定的行程速比系数设计。

（4）双曲柄机构的其他类型
1）平行四边形机构：两相对构件互相平行，呈平行四 边形的双曲柄机构。
案例：单盘秤机构、火车车轮联动装置等
平行四边形机构 单盘秤机构
正平行双曲柄机构：对边平行且相等 特点：主、从动曲柄匀速且相等 运动不确定现象：
2）反平行四边形机构：两相对构件长度相等，一对构 件互相平行的双曲柄机构。 应用案例：公共汽车的车门开关机构
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一.运动特性
（一）、运动副为整转副的条件（曲柄存在条件）
机构中具有整转副的构件是关键构件，因为只有这样才有 可能用电机等连续转动的装置来驱动。
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设：一曲柄摇杆机构ABCD，各杆长为a、b、c、d，AB 为曲柄
则在曲柄整周回转的过程中必会通过与机架AD平行的 两位置 ，即杆1和杆4拉直共线和重叠共线，如所示
顺序通过给定的各个位臵 图中，要求连杆依次占据
B1C1 、 B2C2 、 B3C3 ，当 AB
B3 B1 1 A C1 2 C3
C2
沿 逆时针 转动可以满足要
求，但沿顺时针转动，则 不能满足连杆预期的次序 要求。
3
D
B2 4
二. 传力特性
1. 压力角与传动角
压力角： 在不计摩擦力、重力、惯性力的条件下，机构中驱使输出件运 动的力的方向线与输出件上受力点的速度方向线所夹的锐角 压力角的余角 C B Fn
在实际工作机械中，平面四杆机构还远远不能满足需要，生产实践 中，常常采用多种不同外形、结构和特性的四杆机构，都可以认为是 平面四杆机构的演化形式。
常用的的演化方法：
（1）转动副转化为移动副；（2）取不同的构件作机架； （3）变换构件的形态；（4）扩大转动副和移动副的尺寸。

由于侧隙、径向间隙 和端隙都很小，气体在通 道内的流动阻力很大，致 使气体压力p迅速下降， 最后漏入曲轴箱内的气体 就很少（0.2%~1%）。
发动机 构造与
原理
第二章 曲柄连杆机构 气环的泵油作用演示
发动机 构造与
原理
第二章 曲柄连杆机构
活塞环泵油作用的危害及措施
危害： ➢ 增加了润滑油的消耗； ➢ 火花塞沾油不跳火； ➢ 燃烧室积碳增多，燃烧性能变坏； ➢ 环槽内形成积碳，挤压活塞环而失去密封性； ➢ 加剧了气缸的磨损。
1、机体组 2、活塞连杆组 3、曲轴飞轮组
发动机 构造与
原理
第二章 曲柄连杆机构
§2.2曲柄连杆机构的受力及运动分析
一、运动分析 活塞组、连杆小头：上下往复运动； 连杆大头、杆身、连杆盖：主要做左右摆动，同时伴有上下
往复运动； 曲轴、飞轮：主要做旋转运动。 以上各零部件均是做变速运动、周期性的。
发动机 构造与
（2） 活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低， 壁上厚下薄；
（3） 裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销座孔轴线方 向。因销座处金属量多而膨胀量大，以及侧压力作用 的结果。
发动机 构造与
原理
第二章 曲柄连杆机构 防止变形的措施
（1） 活塞纵断面制成上小下大的截锥形。
（2） 活塞横断面制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线 方向，即侧压力方向。
其型式有 全裙式：裙部为一薄壁圆筒。 拖板式：将非承压面的裙部全部去掉。
发动机 构造与
原理
第二章 曲柄连杆机构
活塞裙部变形
发动机 构造与
原理
活塞的第变二形章及采取曲的柄相连应杆措机施构
变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。
变形规律：

仿真分析
利用计算机仿真软件对机构进行模拟分析， 评估其性能。
实验测试
通过实际测试机构的性能，与理论分析进行 对比验证。
优化算法
采用遗传算法、粒子群算法等智能优化算法 ，对机构参数进行优化。
04
平面连杆机构的运 动分析
机构运动的基本方程
01
平面连杆机构的基本运动方程是 根据机构的运动学和动力学特性 建立的，它描述了机构中各构件 之间的相对运动关系。
刚度对机构性能的影响
刚度不足会导致机构运动失 真、振动等问题，影响其正 常工作。
06
平面连杆机构的实 例分析
曲柄摇杆机构的实例分析
曲柄摇杆机构是一种常见的平面连杆机构，它由曲柄、摇杆、连杆和机架组成。 曲柄旋转，通过连杆传递运动给摇杆，使摇杆在一定范围内摆动。
实例：缝纫机脚踏板机构。缝纫机脚踏板机构就是一个典型的曲柄摇杆机构的应 用。当脚踏板转动时，通过连杆将运动传递给摇杆，使机头上下摆动，完成缝纫 工作。
应力分析
通过计算机构各构件在工作状态下的应力分布，评估其强度是否 满足设计要求。
疲劳强度
考虑机构在循环载荷作用下的疲劳强度，预测其使用寿命。
可靠性分析
基于概率论和统计学方法，评估机构在各种工作条件下的可靠性。
机构的刚度分析
刚度定义
刚度表示机构抵抗变形的能 力。
刚度分析方法
通过有限元分析、实验测试 等方法，评估机构的刚度性 能。
双曲柄机构的实例分析
双曲柄机构由两个曲柄、连杆和机架组成。两个曲柄同时旋 转，通过连杆传递运动，使另一个曲柄产生相对的旋转运动 。
实例：飞机起落架机构。飞机起落架机构中的前轮转向机构 就是一个双曲柄机构的应用。当飞机滑行时，双曲柄机构使 前轮左右摆动，实现飞机的前轮转向。

机械原理与设计平面连杆机构引言连杆机构是机械工程中非常重要的一类机构，广泛应用于各种机械装置中。

平面连杆机构是其中最简单、常见的一种连杆机构。

本文将介绍机械原理与设计平面连杆机构的基本概念、工作原理及设计要点。

一、连杆机构的基本概念连杆机构是指由刚性杆件连接而成的机械系统，它具有一定的自由度和特定的运动特性。

平面连杆机构是指所有杆件均在同一平面内运动的连杆机构。

平面连杆机构由连杆、铰链和主动副组成。

连杆：连杆是连接其他杆件的刚性杆件，具有一定的长度和形状。

铰链：铰链是连接连杆的关节，它允许连杆相对旋转，保持一定的约束。

主动副：主动副是指能够驱动整个机构运动的关节，通常由电机或气动装置驱动。

二、平面连杆机构的工作原理平面连杆机构的工作原理是利用连杆的长度、角度和铰链的位置来实现特定的运动。

在平面连杆机构中，主要有以下几种常见的运动形式：1.顺序运动：当主动副驱动时，各个连杆按照一定的顺序依次运动。

这种运动形式常见于内燃机的活塞连杆机构。

2.并联运动：当多个连杆同时受到主动副驱动时，它们以同步的方式进行运动。

这种运动形式可以用来实现机械手臂等装置的运动。

3.逆运动：当主动副驱动时，连杆和铰链的位置发生变化，使机构实现逆向运动。

这种运动形式常见于一些特殊装置的设计。

平面连杆机构的工作原理和运动形式可以通过机械原理的分析和运动学的计算来实现。

其中，机械原理用来推导连杆运动的基本方程，而运动学则用来分析连杆机构的运动特性和运动关系。

三、平面连杆机构的设计要点在设计平面连杆机构时，需要考虑以下几个要点：1.运动要求：根据具体的工作要求，确定机构需要实现的运动形式和工作速度等指标。

2.运动范围：根据工作空间和杆件的长度等约束条件，确定连杆机构的运动范围。

3.结构强度：根据承载力和杆件的材料等因素，设计连杆机构的结构强度和刚度，以确保机构的正常工作。

4.运动平稳性：通过运动学计算和动力学分析，确定机构的运动是否平稳，以及如何减小振动和冲击力。

▲最短杆为连架杆或机架。 (AD或AB)
K V 2 C1C 2
V1
C1C 2
t2 t1
t1 t2
180 180
1、平面四杆机构有三种基本形式，即
机构， 机构
和
机构。
2、组成曲柄摇杆机构的条件是：最短杆与最长杆的长度之和
或
其他两杆的长度之和；最短杆的相邻构件为
，则最短杆为
。
3、在曲柄摇杆机构中，如果将
杆作为机架，则与机架
相连的两杆都可以作____
运动，即得到双曲柄机构。
4、在
机构中，如果将
杆对面的杆作为机
架时，则与此相连的两杆均为摇杆，即是双摇杆机构。
5.在
机构中，最短杆与最长杆的长度之和
其余两杆的长度之和时，则不论取哪个杆作为
，都可以
组成双摇杆机构。
6.导杆机构可看做是由改变曲柄滑块机构中的
C
B
A
D
θ 180°＋θ
B2
作者: 潘存云教授
A B 180°-θ
1
D
第1章 绪论
1、 机构与机器的区别 2、 零件与构件的区别 3、 机器的分类 4、 工作机的组成
第2章 平面机构的结构分析
1、运动副（高副、低副） 2、约束及自由度 3、运动链 4.机构具有确定运动的条件
机构具有确定运动的条件是原动件数＝自由度。
5、自由度的计算（虚约束、局部自由度、复合铰链）
6.机构分级
而演变来
的。
7、将曲柄滑块机构的
改作固定机架时，可以得到导杆
机构。
8、曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是：摇杆为
件，曲柄为
件或者是把
运动转换成