第 6 讲平面连杆机构

第6讲平面连杆机构 • 平面连杆机构的结构 • 平面四杆机构的基本形式、演变其应用 • 平面四杆机构的特性

●平面连杆机构的结构 连杆机构若干个构件全用低副联接而成的机构，也称之为低副机构。连杆机构的分类 1、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。 2、根据机构中构件数目分为：四杆机构、五杆机构、六杆机构等

平面连杆机构的特点 1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。 2）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 3）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不足之处： 1）不宜于传递高速运动。 2）可能产生较大的运动累积误差。

●平面四杆机构的基本形式、演变其应用 连杆 2 连架杆 3 连架杆 1 机架 4 一、平面四杆机构的基本形式在连架杆中，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: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。

C  2 B 3 C 3  1 2  B A D 1  A D 二平面四杆机构的演变转动副转化为移动副曲柄滑块机构

 B 2 1 C A 3  1、曲柄滑块机构正曲柄滑块机构运动演示滑块铰链点的运动方位线通过曲柄转动中心，滑块动程等于两倍曲柄长度，无急回运动特性。主动件可以为曲柄，也可以为滑块。

B C A C2 C1 内燃机的曲柄连杆机构

B C 3 2 1 A e 偏置曲柄滑块机构运动演示滑块铰链点的运动方位线通过曲柄转动中心，偏距为e,滑块动程大于两倍曲柄长度，有急回运动特性。偏　距

2、导杆机构 导杆机构和摇块机构也是只有一个移动副的四杆机构转动导杆机构：曲柄1和导杆3都能作360°周转运动，主动曲柄作等速转动，从动导杆作变速转动， 1 运动演示 3

A B1 B2  D 摆动导杆机构：　　曲柄1作360°周转运动，摆动导杆3作往复摆动，有较大的急回运动特性。运动演示 1 3

● 平面四杆机构的特性 一、平面四杆机构有曲柄的条件二、平面四杆机构输出件的急回特性三、平面机构的压力角和传动角、死点四、运动的连续性

一、平面四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： 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。 2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆机构。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。

C C1 C2  ψ θ B 1 B2 A D 2 B1 二、平面四杆机构输出件的急回特性定性分析摆角极位夹角 ⌒ v1 =C1C2/t1 ⌒ v2 =C1C2/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 ————————————— 输出件工作行程的平均速度 K = = v2/v1 =（C1C2/t2）/（C1C2/t1 ） = t1/t2 =1/2 =(180°+θ)/(180°-θ) 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。

F2 γ F C α B vc δ F1 A D 三、平面机构的压力角和传动角、死点 F1 = Fcosα 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。

F2 γ F C α B vc δ F1 A D 2、传动角：压力角的余角。通常用γ表示. 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。

F B α v A A F B α C v C D D 定性分析 3 机构的死点位置 F1 = Fcosα F2 = Fsinα 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。

结束

E C B A D 双曲柄机构应用实例两连架杆均为曲柄，作360°周转运动，主动件可以为任一曲柄

双摇杆机构 鹤式起重机　　两连架杆都作往复摆动，一般主动摇杆作等速摆动，从动摇杆作变速摆动。造型机翻箱机构

C A D B D C B A 雷达天线俯仰机构曲柄摇杆机构应用实例1 缝纫机踏板机构曲柄作360°周转运动，摇杆作往复摆动，主动件可以为曲柄，也可以为摇杆搅拌机构

B b C C’ a B’ c d A D 平行四边形机构平行四边形机构是双曲柄机构的一个特例。组成四边形对边的构件长度分别相等。曲柄a和c的回转方向相同，角速度时时相等。摄影平台升降机构

B a d A D b c C C C1 2 3 A D 1 4 B1 B 反平行四边形机构应用实例：车门开闭机构组成四边形的对边构件长度分别相等。曲柄a和c回转方向相反，主动曲柄等速转动，从动曲柄变速转动。

曲柄摇杆机构： 曲柄AB：作圆周运动摇杆CD：在C1和C2间作摆动连杆BC：作平面运动机架AB：固定不动 C C2 运动分析： C1 1、以曲柄为主动件 B 2、以摇杆为主动件： B2 A D B1 死点：若以CD为主动件，曲柄AB为从动件，当连杆与从动件（曲柄）在同一直线时，连杆在曲柄上产生的力矩为0，因此不能使从动件AB转动，出现“顶死”现象，机构的这种位置（B1点和B2点处），称为死点

双曲柄机构 曲柄AB：作圆周运动曲柄CD：作圆周运动连杆BC：作平面运动机架AD：固定不动 C B C1 A D B1 急回运动特性：

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