四连杆机构 PPT课件

3、根据机构中构件数目分为： 四杆机构、五杆机构、六杆机构等。
3、平面连杆机构的优点：
1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。 2）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程上常用
来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。 3）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接触，
且易于制造，易于保证所要求的制造精度。 4）可实现远距离传递的操纵机构。
A1 B 2 F vB3
3 α= 0° C γ= 90°
vF α
C
2 B
3α
1 vB3
A
A 1 B vB3
F
α 2F
3
C
F
n αv
3、最小传动角的确定
F2 Cγ F
B
C’’
b γ
A a δmax
δ c
F1
δCm’in
D
Vc
B’’
d B’
δ= arccos{[b2+c2-d2-a2+2adcos]/2bc}. = 0, δmin= arccos{[b2+c2-(d-a)2]/2bc} = 180, δmax= arccos{[b2+c2-(d+a)2]/2bc} γmin=[δmin ,180-δmax]min
函 数 生 成 机 构
组 合 功 能 机 构
轨迹生成机构
刚体导引机构
刚体导引机构
搅拌机
冲床
F2
90-
Cγ F
B
C’’
b γ
A a δmax
δ c
F1
DδCm’in
vc
B’’
d B’
O
γ
从而可得
a≤b a≤c a≤d
(2) 若d≤a 则可得
dd
a b
b a
c c
d c a b
(b c) (c b)
dd
a b
d c
平面连杆机构有曲柄的条件： 1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最 短杆；
2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆
的杆长之和。（杆长和条件）
铰链四杆机构类型的判断条件：
d
F
B2
E
B1 C
A E’ F’ D b+c
A 4D
G’
|b-c|
G
|d-a|
d+a
欲使连架杆AB成为曲柄，则必须使AB通过 与机架共线的两个位置，即必须满足
a+d≤b+c
(2-1)
|d-a|≥|b-c| (2-2)
(1) 若d≥a，则可得 a+b≤c+d (若b>c)
a+c≤b+d (若c>b)
体通过一系列给定位置的功能。刚体导引机构 。
2、实现预定运动规律的设计 : 能精确或近似地 实现所要求的输出构件相对输入构件的某种函 数关系。又称函数生成机构。
3、实现预定轨迹的设计 : 连杆上某点通过某 一预先给定轨迹的功能。又称轨迹生成机构。
4、实现综合功能的设计（剪刀连续通过确 定位置，刀刃按一定轨迹运动）。
四、运动的连续性
连杆机构的运动连续性：指该机构在运动中能够连续 实现给定的各个位置。
(B’)B
C1
C C2
1
C1 C3 C2
A
D
B1 B3
2
A
B2
D
C’1 C’ C’2
连杆机构的运动不连续的问题：错位不连续；错 序不连续。
§2-3平面四杆机构的设计
一、平面连杆机构的功能及应用 1、实现刚体给定位置的设计: 机构具有能引导刚
4、平面连杆机构的缺点： 1）不易于传递高速运动。 2）可能产生较大的运动累积误差。 3）平面连杆机构的设计较为繁难。
二、平面四杆机构的基本形式
连杆
在连架杆中，能
连架杆 1
2
绕其轴线回转360° 3 连架杆 者称为曲柄；仅能
4 机架
绕其轴线往复摆动 者称为摇杆。
1）曲柄摇杆机构:两连架杆中，一个为曲柄，而 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。
AB=(AC2-AC1)/2
BC=(AC1+AC2)/2
3）根据给定两连架杆的对应位置设计四杆机构
1、求解两连架杆对应位置设计问题的“刚化反转法”
y Bi
1i B
Ci C i
Bi Bi
Bi
y Bi
Ai
B
-Ci Ci iCi
C Ci
Ai
A Ai
D Di x Ai A
Dx
如果把机构的第i个位置AiBiCiDi看成一刚体(即刚 化)，并绕点D转过(-i)角度(即反转)，使输出连架杆 CiD与C1D重合，称之为“刚化反转法”。
三、平面四杆机构的演变
1）取不同构件为机架（机构的倒置）
2）转动副转化为移动副
3) 扩大转动副C（教材P33自学B ）2
B2 3
1
1
A
A 4
D
C 3
D 4
B2 C3
1
A
4
D
B 2
1 A
3
B
C 41
D
A
∞
2 3
4
C
D？
§2-2 平面四杆机构设计中的共性问题
一、平面四杆机构有曲柄的条件
B 1a
2C bc 3
B’’ B
A
C’’ C
min C’ B’
e
B’’ B a
A
’’
C
C’ C’’
b ’
B’
min= ’=arccos（a+e)/b
为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作 阻力较小的空回行程中。
4、机构的死点位置
BF
A α
v
BF A
C
F1= Fcosα F2= Fsinα
C
D
D
在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的 条件下，当机构处于传动角γ=0°（或α=90°）的位置 下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，均 不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置。
θ=180°（K-1）/（K+1）
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。
B
H
A
B1
B2 C1
A
Aθ
B1 =
B2
B1 C
C
Байду номын сангаасB C1
θ
B2
D
C2 C C2
三、平面四杆机构的 传动角和死点
F2 C
γ
F
α
B
δ F1
VC
A
D F1= Fcosα
第二章 平面连杆机构
myh
§2-1 平面四杆机构的基本形式及其演变 一、平面连杆机构的类型及特点
1、连杆机构可以根据构件之间的相对运动分为：
平面连杆机构，空间连杆机构。
我们主要讨论平面连杆机构。
2、平面连杆机构是若干个构件用平面低副（转动 副、移动副）联接而成，各个构件在相互平行 的平面内运动的机构，又称为平面低副机构。
1）在满足杆长和的条件下：
（1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另 一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构； （2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双 曲柄机构； （3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该 机构为双摇杆机构。图例
2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆
F2= Fsinα
1、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。
2、传动角：压力角的余角。 F2
通常用γ表示.
C
B
δ
γF
α
F1
VC
A
D
机构的传动角和压力角作出如下规定： γmin≥[γ ]；[γ]= 30°～60°； αmax≤[α]。 [γ]、[α]分别为许用传动角和许用压力角。
2、给定两连架杆上三对对应位置的设计问题
B1
B2
B3
E1
1 2 3
C1
E2
1 2
E3
3
A
D
第二章关键号：3、3、4、3
3：基本类型、 3：演变方法、 4：共性问题、 3：设计方法。
结束
设计制作：靳谦忠等
机构的倒置
曲柄摇杆机构
C
AD B
C
D
A
B
双曲柄机构
E C B
AD
双摇杆机构
鹤式起重机
曲柄摇杆机构
急回特性
C
AD B
C
D
A
B
二、平面四杆机构输出件的急回特性
B 1
B1
C1
C
C2
θ极位夹角ψ
B2
A
D
2
摆角
v1 =C⌒1C2/t1 v2 =C⌒1C2/t2
1=180°+θ, 2=180°-θ
∵: 1>2 , ∴: t1>t2 , v1<v2
行程速比系数 输出件空回行程的平均速度
K = ——输—出—件—工—作—行—程—的—平—均—速—度 ＝v2/v1＝（C1C2/t2）/ （C1C2/t1 ） ＝t1/t2＝1/2＝（180°+θ）/（180°-θ）
机构。
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。