第三章平面连杆机构

第三章平面连杆机构平面连杆机构是由若干构件和低副组成的平面机构，又称平面低副机构。

这种机构可以实现预期的运动规律及位置、轨迹等要求。

平面连杆机构用于各种机械中，常与机器的工作部分相连，起执行和控制的作用，在工程实际中应用十分广泛。

平面连杆机构的主要优点有：1、低副为面接触，所以压强小，易润滑，磨损少，可以承受较大的载荷。

2、构件结构简单，便于加工，构件之间的接触是由构件本身的几何约束来保持的，故工作可靠。

3、在原动件等速连续运动的条件下，当各构件的相对长度不同时，可使从动件实现多种形式的运动，满足多种运动规律的要求。

其主要的缺点有：1、运动副中存在间隙，当构件数目较多时，从动件的运动累计误差较大。

2、不容易精确地实现复杂的运动规律，机构设计相对复杂。

3、连杆机构运动时产生的惯性力难以平衡，所以不适用于高速场合。

平面连杆机构是常用的低副机构，其中以由四个构件组成的平面四杆机构应用最广泛，而且是组成多杆机构的基础。

因此本章着重讨论平面四杆机构的基本形式及在实际中的应用，理解四杆机构的运动特性及设计平面四杆机构的基本设计方法。

3.1 平面连杆机构及其应用连杆机构有平面连杆机构和空间连杆机构。

其中，若各运动构件均在相互平行的平面内运动，则称为平面连杆机构。

若各运动构件不都在相互平行的平面内运动，则称为空间连杆机构。

平面连杆机构较空间连杆机构应用更为广泛，在平面连杆机构中，结构最简单的且应用最广泛的是由四个构件所组成的平面四杆机构，其它多杆机构可看成在此基础上依次增加杆件而组成。

故本章着重介绍平面四杆连杆机构。

3.1.1铰链四杆机构的类型所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构。

它是平面四杆机构的基本形式。

如图3-1所示。

图中固定不动的构件AD是机架；与机架相连的构件AB、CD称为连架杆；不与机架直接相连的构件BC称为连杆。

连架杆中，能作整周回转的构件称为曲柄，只能作往复摆动的构件称为摇杆。

图3-1 铰链四杆机构根据两连架杆中曲柄(或摇杆)的数目，铰链四杆机构可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。

1、图示铰链四杆机构，已知：l BC=50mm，l CD=35mm，l AB=30mm，AD为机架，（1）若此机构为曲柄摇杆机械，且AB为曲柄，求l AB的最大值：（2）若此机构为双曲柄机构，求l AB的范围；（3）若此机构为双摇杆机构，求l AB的范围。

（a）(b)题1图题2图2、图示两种曲柄滑块机构，若已知a=120mm，b=600mm，对心时e=0及偏置时e=120mm，求此两机械的极位夹角θ及行程速比系数K。

又在对心曲柄滑块机构中，若连杆BC为二力杆件，则滑块的压力角将在什么范围内变化？3、图示六杆机构，已知（单位mm）：l1=20，l2=53，l3=35，l4=40，l5=20，l6=60，试确定：1）构件AB能否整周回转？2）滑块行程h；3）滑块的行程速度变化系数K；4）机构DEF中的最大压力角αmax。

题3图题4图4、在图示插床的转动导杆机构中，已知l AB=50mm，l AD=40mm及行程速比系数K=1.4，求曲柄BC的长度及插切P的行程。

又若需行程速比系数K=2，则曲柄BC应调整为多长？此时插刀行程是否改变？5、图示机床变速箱中操纵滑动齿轮的操纵机构，已知滑动齿轮行程H=60mm，l DE=100mm，l CD=120mm，l AD=250mm，其相互位置如图所示。

当滑动齿轮在行程的另一端时，操纵手柄朝垂直方向，试设计此机构。

6、图示用铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。

炉门上两铰链的中心距为50mm，炉门打开后成水平位置时，要求炉门的外边朝上，固定铰链装在xy轴线上，其相互位置的尺寸如图上所示。

试设计此机构。

题5图题6图题7图7、设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K=1.5，滑块的冲程l C1C2=50mm，导路的偏距e=20mm，求曲柄长度l AB和连杆长度l BC。

《机械设计基础》第三章平面连杆机构练习题班级：姓名：学号：成绩：一、填空题（20分，每空1分）1.铰链四杆机构的压力角α=40°，则传动角γ= 50°，传动角越大，传动效率越高。

2.曲柄摇杆机构中，当从动曲柄和连杆共线时出现死点位置。

3.曲柄摇杆机构中，只有取摇杆为主动件时，才有可能出现死点位置。

处于死点位置时，机构的传动角γ=0°。

4.对心曲柄滑块机构的极位夹角θ=0°，其行程速比系数K= 1 。

5.如图所示铰链四杆机构，a=70mm，b=150mm, c=110mm ,d=90mm。

若以a杆为机架可获得双摇杆机构，若以b杆为机架可获得双摇杆机构。

6.如图所示铰链四杆机构中，若机构以AB杆为机架时，为双曲柄机构；以CD杆为机架时，为双摇杆机构；以AD杆为机架时，为曲柄摇杆机构。

7.如图铰链四杆机构中，d的长度在28 ＜d ＜44 范围内为曲柄摇杆机构；在 d ＜12 范围内为双曲柄机构。

题5图题6图题7图8.在曲柄摇杆机构中曲柄与机架两次共线位置时可能出现最小传动角。

9.连杆机构的急回特性用行程速比系数K 表达。

10.曲柄摇杆机构中，若曲柄等速转动，极位夹角θ=36°，摇杆工作时间为9秒，试问摇杆空回行程所需时间为 6 秒。

11.平面四杆机构的行程速比系数K值的取值范围为1≤K≤3 。

二、单选题（30分，每小题2分，在雨课堂平台完成）三、判断题（20分，每小题2分，在雨课堂平台完成）四、设计题（30分，每小题10分）1.在如下图所示的平面四杆机构中，圆括号内的数字为杆长，试确定机架长度d 的取值范围，以便使该机构分别成为：（1）双曲柄机构；（2）曲柄摇杆机构；（3）双摇杆机构。

解：（1）机构成为双曲柄机构时，首先应满足杆长条件，且应使机架AD为最短杆，则有d＜40d+60≤40+45解得： d≤25，因此，机架长度d≤25时，该机构为双曲柄机构。

第三章平面连杆机构3.1概述3.2平面四杆机构的基本型式和应用3.2 平面四杆机构的运动特性3.3 平面四杆机构的设计3.1概述一、基本概念平面四杆机构：由四个构件通过低副连接而成的平面连杆机构称为。

铰链四杆机构：低副均为转动副的平面四杆机构。

3.2平面四杆机构的基本型式和应用一、四杆机构的基本形式下图所示为铰链四杆机构, 其中AD杆为机架, 与机架相连的AB杆和CD杆称为连架杆, 与机架相对的BC杆称为连杆。

其中能作整周回转运动的连架杆称为曲柄；只能在小于360°的范围内摆动的连架杆称为摇2. 双曲柄机构定义：两连架杆均为曲柄的四杆机构平行双曲柄机构：在双曲柄机构中分别相等。

作用：等速转变为变速转动MBB′C′M′ADC例2：鹤式起重机应用：曲柄滑块机构用途很广, A当曲柄等速转动时，摇杆来回摆动的速度不同，返回速度较大。

称为机构的，通常用行程速度变化传动角γ:压力角的余角，γ角更便于观察和测量。

在机构运动过程中，压力角和传动角的大小是随机构位置而变化的，为保证机构的传力性能良好，设计时须限定最小传动角或最大压力角αmax 。

通常取γmin ≥40°～50°。

为此，必须确定γ = γmin 时机构的位置并检验γmin 的值是否小于上述的最小允许值。

对于曲柄滑块机构，当主动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置，如图所示。

导杆机构，由于在任何位置时主动曲柄通过滑块传给从动杆的力的方向，与从动杆受力的速度方向始终一致，所以传动角始终等于90°2．死点定义：传动角为90度。

表现：倒、顺转向不定（图a ）或者从动件卡死不动（图b ）的现象。

曲柄滑块机构中，以滑块为主动件、曲柄为从动件时，死点位置是连杆与曲柄共线位置。

摆动导杆机构中，导杆为主动件、曲柄为从动件时，死点位置是导杆与曲柄垂直的位置。

克服死点方法：利用惯性法使机构渡过死点；当一个机构处于死点位置时，可借助死点。