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机械原理_平面连杆机构4

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杆曲线方程。
铰链四杆机构连杆上的一点最多只能精确 地通过规定轨迹上选定的９个点。解析法设 计轨迹生成机构时，需用数值方法联立求解 ９个非线性方程，计算量大，但设计结果较 精确。
参阅：
“机械原理”（邹慧君等主编）中“§3-6轨迹机 构的设计” “机械原理（第六版）”（孙桓等主编）中“§84平面四杆机构的设计” “机械原理教程”（申永胜主编）中“2.5.5轨迹生 成机构的设计” “机械设计——机器和机构设计”（诺顿著）中 “第5章 连杆机构综合的解析法”。
连杆曲线图谱，便于设计者查阅。
J.A. Hrones和G.L. Nelson (H & N)的四杆机
构连杆曲线图谱包括约7000条连杆曲
线。
书中摘取的一页
4、轨迹生成机构的设计——实验法 简介 例4-15
连杆轨迹输出——轨迹生成机构的
设计简介（自学P103-104）
4-6 平面多杆机构 (linkages of more than four bars)简介
工程设计中，常采用简便、实用的图解
法或实验法（如借助连杆曲线图谱）设计轨
迹生成机构。 图解法参阅“机械原理（第六版）”（孙桓 等主编）中“3.3按预定的轨迹设计四杆机构”。
3、连杆曲线图谱(the atlas of fourbar coupler curves)
为方便轨迹生成机构的设计和分析， 研究人员将不同相对尺寸的四杆机构、连 杆上不同点的连杆曲线编撰汇集，生成
第4章 平面连杆 机构
第4章 平面连杆机构
4-1 平面连杆机构的特点和应用 4-2 平面连杆机构的类型和演化 4-3 平面连杆机构运动特性分析 4-4 平面连杆机构传力特性分析 4-5 平面连杆机构运动设计 4-6 平面多杆机构简介
4-5-6 轨迹生成机构实验法设计简介
如果连杆机构主要利用某些点的特殊 运动轨迹进行工作，就须按设定的运动轨 迹设计连杆机构。 一般是利用做平面复合运动的连杆上 某些点的轨迹曲线完成工作。
1、连杆曲线(coupler-curve)
连杆上点的运动轨迹曲线统称连杆曲
线。
连杆上点的轨迹曲线复杂多样，是不规则
封闭曲线。
一些看似不封闭 的连杆曲线 平行双曲柄机构 的连杆曲线
连杆曲线的多样性
连杆曲线的形状取决于各构件的相对
长度和描点在连杆上的位置。连杆上不同
的点描绘不同形状的连杆曲线，可用于生成 非常有用的轨迹运动。
多杆机构按构件数可分为五杆机构、 六杆机构、八杆机构等，按自由度数可分 为单自由度机构（如六杆机构、八杆机构、 十杆机构等）、多自由度机构（如五杆两自 由度机构、七杆两自由度机构、八杆三自由 度机构等）。
目前应用较多的是六杆机构：瓦特型、斯 蒂芬森型。
多杆机构尺度参数较多，运动要求较复 杂，因而分析和设计都较困难。 多杆机构的分析和设计方法与四杆机构 无本质不同，如习题3-14、3-15中六杆机构。 但需针对具体问题灵活运用。
平面四杆机构是最简单的平面连杆机 构，五杆及五杆以上的机构统称平面多
杆机构。
考虑到机构简化的必要性和重要
性，应尽量采用四杆机构解决问题。但有时
四杆机构不能很好地满足生产实际所需的多 方面设计要求。
1、多杆机构实现从动件有停歇的运动
G
具有2次停歇运动的六杆机构
2、多杆机构生成直线运动
参阅：
教材P105； “机械设计—机器和机构设计”（诺顿著）中 “3.8直线机构”。
Coupler Curves
连杆曲线相关内容，参阅“机械设计—— 机器和机构设计（原书第２版）”（诺顿著） 中“3.6连杆曲线”、“3.7同源机构”、“3.8直线机 构”。
2、连杆曲线方程(coupler-curve equations)
连杆曲线即连杆上点的轨迹可采用代 数方程（点学分析参阅“机械设 计——机器和机构设计”（诺顿著）中“2.13多 于四杆的连杆机构”、“4.8.2六杆机构”。
多杆机构设计方法参阅： “机械设计——机器和机构设计”（诺顿著） 中“3.5急回机构”、“3.7同源机构”、“3.8直线 机构”、“3.9停歇机构”； “机械原理”（邹慧君等主编）中“§3-7多杆机 构的设计和应用”。
3、多杆机构改变从动件运动特性
插齿机主传动机构
牛头刨床
筛料机构
4、多杆机构获得较大的机械增益
肘节机构
手动冲床
5、多杆机构扩大执行构件的行程
钢料推送装置
6、多杆机构使执行构件的行程可调
无级变速器主传动机构
7、多杆机构实现特定要求平面导引
石料锯切机十杆机构
传送机构
平行夹持机构
连杆机械手

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《机械原理》第四章 平面连杆机构及其设计

《机械原理》第四章 平面连杆机构及其设计


2. 急回特性和行程速比系数
判断下列机构是否具有急回特性：
双曲柄机构和对心曲柄滑块机构适 当组合后，也可能产生急回特性。
机械原理
小结：
第四章 平面连杆机构及其设计
2. 急回特性和行程速比系数
1）急回特性的作用：节省空回行程的时间，提高劳动生产 率。 2）急回特性具有方向性，当原动件的回转方向改变时，急 回的行程也跟着改变。 3）对于有急回运动要求的机械，先确定K，再求θ。
∆DB1C1 中 : a + d ≤ b + c ∆DB2C 2 中 : b ≤ (d-a ) + c
(a ) 即 a+b≤c+d 即 a+c ≤ b+d
c ≤ (d-a ) + b (a ) + (b )，得 a ≤ c (a ) + (c )，得 a ≤ b
(b ) + (c )，得 a ≤ d
手摇唧筒
固定滑块3成为唧筒外壳，导杆4的下端固结着汲水活塞，在 唧筒3的内部上下移动，实现汲水的目的。
机械原理
2 . 平面四杆机构的演化形式 ( ) 运动副元素的逆换 4
第四章 平面连杆机构及其设计
将移动副两元素的包容关系进行逆换，并不影响两构件 之间的相对运动，但却能演化成不同的机构。
构件2 包容 构件3 导杆机构
4-2
平面四杆机构的类型和应用
1. 平面四杆机构的基本形式 2. 平面四杆机构的演化形式
机械原理
第四章 平面连杆机构及其设计
铰链四杆机构 1. 平面四杆机构的基本形式：
机架：固定不动的构件，如AD 杆 连杆：不直接与机架相连的构件，如BC杆 连架杆：直接与机架相连的构件，如AB、CD 杆 曲柄：能作整周转动的连架杆，如AB 杆 摇杆：不能作整周转动的连架杆，如CD 杆
机械原理课件8平面连杆机构与设计说明

机械原理课件8平面连杆机构与设计说明


切向分力:
法向分力:
FFco sFsin FFcos
n
▲切向分力F ′越大,机构的传力
性能越好,法向分力 F″越大,机
构的传力性能越差
B
结论：
A
为保证机构的传力
F″
t
C γα F
F′ t
F ″ T′
D
F′
性能，压力角α不能
过大，传动角γ不能过小。
设计时要求:γmin≥50°
γmin出现的位置：
当 最小或最大时，都有可能出现
§8－2平面四杆机构的类型和应用
一. 平面四杆机构的基本形式 铰链四杆机构
双曲柄机构
曲柄摇杆机构
双摇杆机构
各铰部链名四称杆及机运构动形式 机是构架平的面基固四本定杆形的机式构件 连架杆 直接与机架相连接的杆件
连杆
B
铰曲链柄曲四柄能杆摇整机杆周构机转的构动三的种构基件本形式连为架：杆
A
摇杆 只双能曲做柄非机整构周摆动的连架杆
A
4
B
A1
2 3 C 导杆机构,动画
4
转动导杆机构 摆动导杆机构
曲柄滑块机构演化实例
B 1
A
2 3
4
C
曲柄摇块机构〔连杆作机架
B 1 A
4
2
C 3
DC
B A
自卸卡车举升机构
移动导杆机构
B BBB 11 1
222
A AA A
3333 CCC 444
B 1
A
2 3
4
C
曲柄滑块机构
B 1
A
手摇唧筒
2 3
F’ E’
C’
D’
G’
机械原理课件第5章 连杆机构设计

机械原理课件第5章 连杆机构设计

第五章 平面连杆机构及其设计 §5-1平面连杆机构的应用及传动特点§5-2平面四杆机构的类型和应用§5-3平面四杆机构的一些共性问题§5-4 平面四杆机构的设计1）低副便于加工、润滑；构件间压强小、磨损小、承载能力大、寿长；2）连杆机构型式多样，可实现转动、移动、摆动、平面复合运动等运动形式间的转换。

如：锻压机肘杆机构，单侧曲线槽导杆机构，汽车空气泵，可变行程滑块机构，等。

一、平面连杆机构的优点和应用平面连杆机构:各构件全部用低副联接而成的平面机构（低副机构）.例如：四足机器人（图片、动画）、内燃机中的曲柄滑块机构、汽车刮水器、缝纫机踏板机构、仪表指示机构等。

曲柄滑块机构摆动导杆机构常见平面连杆机构：铰链四杆机构（雷达天线，飞剪，搅拌机）锻压机肘杆机构可变行程滑块机构3）可用于远距离操纵、重载机构，如：自行车手闸机构，挖掘机等。

4）连杆曲线丰富，可实现特定的轨迹要求，如：搅拌机构，鹤式起重机等。

挖掘机搅拌机构鹤式起重机二、平面连杆机构的缺点1）运动副中的间隙会造成较大累积误差，运动精度较低。

2）多杆机构设计复杂，效率低。

3）多数构件作变速运动，其惯性力难以平衡，不适用于高速。

多杆机构大都是四杆机构组合或扩展的结果。

本章介绍四杆机构的分析和设计。

六杆机构及六杆机构的实际应用一、 铰链四杆机构的基本型式和应用铰链四杆机构：全部用回转副联接而成的四杆机构。

连架杆——与机架相联的构件；周转副——组成转动副的两个构件作整周相对转动的转动副；曲柄1——作整周定轴回转的构件；摇杆3——作定轴摆动的构件；转动副摆转副（C、D）周转副（A、B）铰链四杆机构分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

1.曲柄摇杆机构铰链四杆机构中，若两连架杆中有一个为曲柄，另一个为摇杆，则称为曲柄摇杆机构。

实现转动和摆动的转换。

雷达天线俯仰机构缝纫机踏板机构应用（动画演示）：雷达天线俯仰角调整机构，飞剪机构，搅拌机构，摄影机抓片机构、缝纫机踏板机构等。

机械原理第四章常用机构

机械原理第四章常用机构


B
B
AA
C γ
F”
FF”’ C γFα
F
F’
设计：潘存云
DD
当∠BCD最小或最大时，都有可能出现γmin
此位置一定是：主动件与机架共线两处之一。
机构的传动角一般在运动链 最终一个从动件上度量。
B2
A
l1
B1
l l C2γ2
2γ1
设计：潘存云
C1
3
D
l4
死点特性
摇杆为主动件， F 且连杆与曲柄两 γ＝0 次共线时，有：
曲柄摇杆机构（crank-rocker)
何为曲柄摇杆机构？ 既有曲柄又有摇杆的机构。如下动画中，两个
连架杆中一个是曲柄，一个是摇杆。
曲柄摇杆机构（crank-rocker)
日常生活中常见的雷达、缝纫机等就是有曲柄 摇杆机构构成的。
双曲柄机构（double-crank)
何为双曲柄机构？ 两个连架杆都是曲柄的机构。如下动画
正弦机构
曲柄滑块机构的实例
内燃机实例
曲柄滑块机构的实例
往复式抽水机
运动副转化机构的演化
曲柄滑块机构
2
2
1 4
31
2
4
3
1
34
曲柄摇杆机构
曲柄移动导杆机构
三、曲柄摇杆机构的演化
（1）取不同构件为机架，曲柄摇杆机构、 双曲柄、双摇杆可以相互演化
2
1
3
4
曲柄摇杆
2
1
3
4
双曲柄
2
1
3
4
双摇杆
（2)曲柄存在的条件(GRASHOF)
滚子从动件
为减小摩擦磨损，在 从动件端部安装一个 滚轮，把从动件与凸 轮之间的滑动摩擦变 成滚动摩擦，因此摩 擦磨损较小，可用来 传递较大的动力，故 这种形式的从动件应 用很广。