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1、第2章 平面连杆机构,2-1 平面机构的运动简图和自由度2-2 平面四杆机构的基本类型2-3 平面四杆机构的特点及设计,基本要求:掌握基本概念熟练掌握机构运动简图的绘制熟练掌握机构自由度的计算方法掌握平面连杆机构的类型、特点、演化方法掌握平面四杆机构的工作特性,机械设计基础 平面连杆机构,2-1 平面机构的运动简图和自由度,一、构件二、运动副三、机构四、平面机构的运动简图五、平面机构的自由度,机械设计基础 平面连杆机构,一、构件,构件：独立影响机构功能并能独立运动的单元体（实物、刚体、运动的整体）机架、原动构件、从动构件零件：单独加工的制造单元体通用零件、专用零件,构件可以由一个零件组成也可以
2、由几个零件组成,原动件,机架,机械设计基础 平面连杆机构,与动力源组合,机器的组成,(从运动观点看)由构件组成(从制造观点看)由零件组成,机械,构件,零件,零件,构件,机构,机器,静联接,动联接,(运动副),机械设计基础 平面连杆机构,二、运动副,运动副:两构件直接接触而形成的可动联接运动副元素：构成运动副时直接接触的点、线、面部分接触形式:点、线、面,机械设计基础 平面连杆机构,运动副分类,按接触形式分类按相对运动分类,机械设计基础 平面连杆机构,按接触形式分类：,接触形式:点、线、面低副：面接触高副：点、线接触,平面低副空间低副,高副,高副,空间低副,平面低副,平面低副,机械设计基础 平面
3、连杆机构,按相对运动分类：,运动副的性质（即运动副引入的约束）确定了两构件的相对运动按相对运动分类：转动副：相对转动 回转副、铰链移动副：相对移动 螺旋副：螺旋运动 球面副：球面运动,机械设计基础 平面连杆机构,运动副类型小结,平面低副:转动副、移动副（面接触）平面高副:齿轮副、凸轮副（点、线接触）空间低副:螺旋副、球面副、圆柱副（面接触）空间高副:球和圆柱与平面、球与圆柱副(点、线接触)运动副特性:运动副一经形成,组成它的两个构件间的可能的相对运动就确定。而且这种可能的相对运动,只与运动副类型有关,而与运动副的具体结构无关。工程上常用一些规定的符号代表运动副,机械设计基础 平面连杆机构,平面
4、副,低副：转动副、移动副(面接触),高副：齿轮副、凸轮副(点、线接触),机械设计基础 平面连杆机构,空间副,高副：点、线接触,球面副,螺旋副,了解,机械设计基础 平面连杆机构,机构是由构件通过运动副连接而成的原动件：按给定运动规律独立运动的构件从动件：其余的活动构件机 架：固定不动的构件,闭链,开链,机构,三、机构,机械设计基础 平面连杆机构,1 概述2 构件的表示方法3 运动副的表示方法4 运动简图的绘制方法5 例题,四、平面机构的运动简图,机械设计基础 平面连杆机构,1 概述,机构各部分的运动，取决于：原动件的运动规律、各运动副的类型、机构的运动尺寸(确定各运动副相对位置的尺寸)机构运动简
5、图:（表示机构运动特征的一种工程用图）用简单线条表示构件规定符号代表运动副按比例定出运动副的相对位置与原机械具有完全相同的运动特性比较：机构示意图：没严格按照比例绘制的机构运动简图用途：分析现有机械，构思设计新机械,机械设计基础 平面连杆机构,2 构件的表示方法,杆、轴类构件机架同一构件两副构件三副构件,机械设计基础 平面连杆机构,3 运动副的表示方法,转动副移动副高副（齿轮副、凸轮副）,机械设计基础 平面连杆机构,3 运动副的表示方法,机械设计基础 平面连杆机构,4 运动简图的绘制方法,步骤：分析机构运动路线，定出其原动部分、工作部分、弄清传动部分。合理选择投影面及原动件适当的瞬时位置选择适
6、当的比例尺=实际长度m/图示长度mm定出各运动副相对位置，用规定的符号和线条绘制出简图，原动件上标上箭头检验,机械设计基础 平面连杆机构,4 运动简图的绘制方法,绘制路线：原动件中间传动件 输出构件观察重点：各构件间构成的运动副类型良好习惯：各种运动副和构件用规定符号表达误 区：构件外形,机械设计基础 平面连杆机构,A,B,C,E,F,D,G,例题1：破碎机,机械设计基础 平面连杆机构,例题2：内燃机,机械设计基础 平面连杆机构,例题2：内燃机,机械设计基础 平面连杆机构,1,2,3,4,A,B,C,14,12,23,A14,B12,C234,3,2,4,1,4,例题3：,机械设计基础 平面连
7、杆机构,例题4：抽油泵,机械设计基础 平面连杆机构,例题4：抽油泵,机械设计基础 平面连杆机构,例题5：插齿机,机械设计基础 平面连杆机构,例题5：插齿机,机械设计基础 平面连杆机构,1 平面机构自由度的计算2 机构具有确定运动的条件3 几种特殊结构的处理复合铰链局部自由度虚约束4 小结,五、平面机构的自由度,机械设计基础 平面连杆机构,1 平面机构自由度的计算,(1)平面运动构件的自由度(构件可能出现的独立运动),(2)平面运动副引入的约束R(对独立的运动所加的限制),与其它构件未连之前：3,用运动副与其它构件连接后,运动副引入约束,原自由度减少,R=2,R=2,R=1,结论：平面低副引入2
8、个约束平面高副引入1个约束,机械设计基础 平面连杆机构,(3)平面机构自由度计算公式,如果：活动构件数：n 低副数：pl 高副数：ph,未连接前总自由度：,3n,连接后引入的总约束数：,2pl+ph,F=3n-(2pl+ph),机构自由度F：,F=3n-2pl-ph,机械设计基础 平面连杆机构,机构自由度举例：,F=3n2plph=3 2,3,4,0,=1,F=3n2plph=3 2,4,5,0,=2,F=3n2plph=3 2,2,2,1,=1,F=3n2plph=3 2,3,4,0,=1,F=3n2plph=3 2,4,5,1,=1,机械设计基础 平面连杆机构,F=3n2plph=3 42
9、 50=2,F=3n2plph=3 32 50=-1,F=3n2plph=3 22 30=0,2 机构具有确定运动的条件,F=0,刚性桁架，构件之间无相对运动原动件数小于F,各构件无确定的相对运动原动件数大于F,在机构的薄弱处遭到破坏,结论：机构具有确定运动的条件：1 机构自由度 0 2 原动件数 机构自由度数,机械设计基础 平面连杆机构,m个构件(m2)在同一处构成转动副m-1个低副,(1)复合铰链,F 3n2plph 3 2,5,6,0,3,F 3n 2plph 3 2,5,7,0,1,错,对,计算在内,2,3,5,1,3 几种特殊结构的处理,机械设计基础 平面连杆机构,F3n2plph
10、3 2,3,3,1,2,F3n 2plph 3 2,2,2,1,1,错,对,排除,(2)局部自由度,定义：机构中某些构件所具有的独立的局部运动,不影响机构输出运动的自由度局部自由度经常发生的场合：滑动摩擦变为滚动摩擦时添加的滚子、轴承中的滚珠解决的方法：计算机构自由度时，设想将滚子与安装滚子的构件固结在一起，视作一个构件,动画,机械设计基础 平面连杆机构,不影响机构运动传递的重复约束在特定几何条件或结构条件下，某些运动副所引入的约束可能与其它运动副所起的限制作用一致，这种不起独立限制作用的运动副叫虚约束虚约束经常发生的场合处理方法：计算自由度时，将虚约束（或虚约束构件及其所带入的运动副）去掉结
11、论,F3n2PLPH 3 2,F3n2PLPH 3 2,2,3,1,-1,错,2,2,1,1,对,排除,(3)虚约束,机械设计基础 平面连杆机构,1.机构中连接构件与被连接构件的轨迹重合,在该机构中，构件2上的C点C2与构件3上的C点C3轨迹重合，为虚约束计算时应将构件3及其引入的约束去掉来计算同理，也可将构件4当作虚约束，将构件4及其引入的约束去掉来计算，效果完全一样,F3n2PLPH 3 2,3,4,0,1,动画,虚约束经常发生的场合,机械设计基础 平面连杆机构,2.当两构件组成多个移动副，且导路互相平行或重合时，则只有一个移动副起约束作用，其余都是虚约束。,机械设计基础 平面连杆机构,3
12、.当两构件构成多个转动副，且轴线互相重合时，则只有一个转动副起作用，其余的转动副都是虚约束。,机械设计基础 平面连杆机构,4.机构运动过程中某两构件上两点之间的距离始终保持不变，则将两点以构件连接，将会引入一个虚约束。,在这两个例子中，加与不加红色构件AB效果完全一样，为虚约束计算时应将构件AB及其引入的约束去掉来计算,F3n2PLPH 3 2,3,4,0,F3n2PLPH 3 2,4,6,0,0,错,对,1,F3n2PLPH 3 2,3,4,0,1,机械设计基础 平面连杆机构,5.机构中的运动器重复限制作用的对称部分引入虚约束。,在该机构中，齿轮2和2是齿轮2的对称部分，为虚约束计算时应将齿
13、轮及其引入的约束去掉来计算同理，将齿轮当作虚约束去掉，完全一样目的：为了改善构件的受力情况,机械设计基础 平面连杆机构,6.如果两构件在多处接触而构成平面高副，且各接触点处的公法线彼此重合，则只能算一个平面高副，其余为虚约束。,F3n2PLPH 3 2,2,2,1,1,虚约束结论,机构中的虚约束都是在一定的几何条件下出现的，如果这些几何条件不满足，则虚约束将变成有效约束，而使机构不能运动,采用虚约束是为了:改善构件的受力情况；传递较大功率；或满足某种特殊需要在设计机械时，若为了某种需要而必须使用虚约束时，则必须严格保证设计、加工、装配的精度，以满足虚约束所需要的几何条件,机械设计基础 平面连杆
14、机构,4 自由度计算小结,自由度计算公式:F3n2plph机构自由度3活动构件数(2低副数+1高副数)计算步骤:确定活动构件数目确定运动副种类和数目确定特殊结构:局部自由度、虚约束、复合铰链计算、验证自由度几种特殊结构的处理:1、复合铰链计算在内2、局部自由度排除3、虚约束-重复约束排除,机械设计基础 平面连杆机构,2-2 平面四杆机构的基本类型,一、铰链四杆机构1 基本型式2 铰链四杆机构划分3 平面四杆机构的工作特性4 机构演化方式二、偏心轮机构三、曲柄滑块机构四、导杆机构,机械设计基础 平面连杆机构,应用实例：契贝谢夫步行机器人,一、铰链四杆机构,1 基本型式,平面连杆机构的基本型式是铰
15、链四杆机构其余四杆机构均是由铰链四杆机构演化而成的,二杆,三杆,不可能.,铰链四杆机构,机械设计基础 平面连杆机构,基本型式（续）,结构特点：四个运动副均为转动副组成：机架、连杆、连架杆,机架：固定不动的构件AD连架杆：直接与机架相连的构件AB、CD连杆：不与机架相连的构件BC曲柄：能作整周转动的连架杆摇杆：不能作整周转动的连架杆,连杆,连架杆,连架杆,机架,曲柄,摇杆(摆杆),(周转副),(摆转副),机械设计基础 平面连杆机构,2 铰链四杆机构划分,按连架杆不同运动形式分：(1)曲柄摇杆机构(2)双曲柄机构(3)双摇杆机构,曲柄摇杆机构,机械设计基础 平面连杆机构,(1)曲柄摇杆机构,结构特
16、点：连架杆1为曲柄，3为摇杆运动变换：转动摇动举例：搅拌器机构、雷达天线机构、家用缝纫机,特性：急回特征死点,机械设计基础 平面连杆机构,(2)双曲柄机构,结构特点：二连架杆均为曲柄运动变换：转动转动，通常二转速不相等举例：振动筛机构,机械设计基础 平面连杆机构,特殊双曲柄机构,平行四边形机构结构特点：二曲柄等速运动不确定问题车门开闭机构,反平行四边形机构结构特点：二曲柄转向相反,机械设计基础 平面连杆机构,(3)双摇杆机构,结构特点：二连架杆均为摇杆运动变换：摆动摆动举例:鹤式起重机,机械设计基础 平面连杆机构,特殊机构,等腰梯形机构实例:汽车前轮转向机构,机械设计基础 平面连杆机构,3 平
17、面四杆机构的工作特性,(1)曲柄存在条件(2)急回特征(3)死点,机械设计基础 平面连杆机构,(1)曲柄存在条件,机械设计基础 平面连杆机构,(1)曲柄存在条件,机械设计基础 平面连杆机构,由此得到曲柄存在条件：条件1.最短杆与最长杆长度之和小于或等 于其余两杆长度之和(必要条件)条件2.最短杆是连架杆或机架（充分条件）最短杆参与构成的转动副都是整周副其余均为摆转副,推论1：若满足条件2：当Lmax+Lmin L(其余两杆长度之和)时最短杆是连架杆之一 曲柄摇杆机构最短杆是机架 双曲柄机构最短杆是连杆 双摇杆机构推论2：若不满足条件2，无曲柄存在：当Lmax+Lmin L(其余两杆长度之和)时
18、 双摇杆机构,机械设计基础 平面连杆机构,当回程所用时间小于工作行程所用时间时，称该机构具有急回特征极位夹角：从动件运动到两极限位置时，曲柄之间所夹的锐角 急回特性分析：1=C 1=1 t1=1800+2=1 t2=1800-t1 t2,v2 v1行程速比系数K,(2)急回特征,K=1,无急回特性qK急回特征越显著工程中，取K=2,急回特性的应用例：牛头刨工作要求,机械设计基础 平面连杆机构,例 在图示偏置曲柄滑块机构中，已知滑块行程为100mm，当滑块处于两个极限位置时，机构压力角分别为30和60。,试计算：杆长lAB、lBC和偏心距e；机构的行程速度变化系数K；机构的最大压力角max。,解
19、,解,由图中的几何关系可知，该机构的极位夹角,由图中几何关系还可得到,当滑块在行程范围内任意位置时，其压力角可通过下式计算：,显然，除了曲柄转角 之外，其它参数均为常数，所以，当90时，压力角最大，且最大压力角为：,(3)死点：传动角为零g=0(连杆与从动件共线),机构顶死,机械设计基础 平面连杆机构,死点:传动角为零g=0(连杆与从动件共线),机构顶死,(3)死点,M=F*L,机械设计基础 平面连杆机构,实例:夹具飞机起落架机构,死点的利用,折叠家具机构,机械设计基础 平面连杆机构,利用构件惯性力，加装飞轮。实例:家用缝纫机安装辅助连杆采用多套机构错位排列实例:蒸汽机车车轮联动机构蒸汽机车两
20、侧利用错位排列的两套曲柄滑块机构使车轮联动机构通过死点,克服死点的措施,机械设计基础 平面连杆机构,4 机构演化方式,1 转动副转化为移动副2 变更机架3 扩大转动副尺寸,机械设计基础 平面连杆机构,二、曲柄滑块机构,铰链四杆机构,曲线导轨曲柄滑块机构,e 0,偏置式曲柄滑块机构,对心式曲柄滑块机构,对CD杆等效转化,转动副变成移动副,机械设计基础 平面连杆机构,三、导杆机构,机械设计基础 平面连杆机构,三、导杆机构,三、导杆机构,三、导杆机构,三、导杆机构,三、导杆机构,选不同构件作机架机构倒置,曲柄滑块机构,导杆机构,变更机架,曲柄滑块机构,导杆机构,动画,曲柄摇块机构,移动导杆机构,曲柄
21、摇杆机构,移动导杆机构,机械设计基础 平面连杆机构,四、偏心轮机构,曲柄摇杆机构,(扩大回转副),偏心轮机构,机械设计基础 平面连杆机构,偏心轮机构（续）,对心式曲柄滑块机构,偏心轮机构,1,B,B副扩大,机械设计基础 平面连杆机构,应用实例一,曲柄滑块机构,2作机架,曲柄摇块机构,液压作动筒,车箱举升机构,机械设计基础 平面连杆机构,应用实例二,曲柄滑块机构,C,移动导杆机构,手动唧筒机构,机械设计基础 平面连杆机构,应用实例三,曲柄滑块机构,作机架,导杆机构,回转导杆机构,lBC lAB，导杆AC整周转动,lBC lAB，导杆AC摆动,摆动导杆机构,机械设计基础 平面连杆机构,其它,双移动
22、副机构,正弦机构,双转块机构(十字滑块机构)动画,正弦机构,双滑块机构,正切机构,了解,机械设计基础 平面连杆机构,2-3 平面四杆机构的特点及其设计简介,一、平面四杆机构的特点二、平面连杆机构的应用三、平面四杆机构的设计,了解,机械设计基础 平面连杆机构,一、平面四杆机构的特点,全低副（面接触），承受冲击力，易润滑，不易磨损运动副结构简单，易加工运动规律多样化、点的运动轨迹多样化运动副累积误差大，效率低惯性力难以平衡，不宜用于高速不能精确实现复杂的运动规律，设计计算较复杂,机架,连杆,机械设计基础 平面连杆机构,1 实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动2 实现从动件运动形式及运动特性的改变3
23、 实现较运距离的传动或操纵4 调节、扩大从动件行程5 获得较大的机械增益：输出力(矩)与输入力(矩)之比,二、平面连杆机构的应用,机械设计基础 平面连杆机构,1 实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动,圆轨迹复制机构,AMF保龄球置瓶机扫瓶机构,机械设计基础 平面连杆机构,2 实现从动件运动形式及运动特性的改变,步进式工件传送机构运动形式改变实例,机械设计基础 平面连杆机构,3 实现较运距离的传动或操纵,应用实例：自行车手闸,机械设计基础 平面连杆机构,4 调节、扩大从动件行程,可变行程滑块机构特点：调节 可改变滑块D的行程,汽车用空气泵机构特点：曲辆CD短，滑块行程大,机械设计基础 平面连杆机
24、构,5 获得较大的机械增益:输出力(矩)与输入力(矩)之比,肘节机构特点：机械增益大,剪切机构特点：机械增益大,机械设计基础 平面连杆机构,其它,机械设计基础 平面连杆机构,1.四杆机构的设计任务是：按工作要求（运动、使用、传力）选定机构的型式；根据给定的运动要求确定机构的几何尺寸（空间尺寸、运动副位置、曲柄存在的条件等），并绘出机构运动简图；为使设计合理还应满足一下附加条件，若：结构条件，最小传动角条件等。,三、平面四杆机构的设计,机械设计基础 平面连杆机构,2.四杆机构的设计一般归纳为两种：按照给定从动件的位置设计四杆机构，称为位置设计；按照给定点的运动轨迹设计四杆机构，称为轨迹设计。3.
25、四杆机构的设计方法：图解法:简便直观，同时也是解析法的基础，应用较多。但由于其设计精度低，一般用于求解初始值;解析法:精度高，应用最为广泛，其缺点是不太直观;实验法:较为烦琐，而且精度也低，是不得已时才使用的方法。,三、平面四杆机构的设计,机械设计基础 平面连杆机构,1）按给定的连杆位置设计四杆机构已知活动铰链，求固定铰链2）按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构已知固定铰链和某一活动铰链，求另一活动铰链3）按给定的行程速比系数K设计四杆机构铰链四杆机构曲柄滑块机构导杆机构,三、平面四杆机构的设计,机械设计基础 平面连杆机构,4.,实现刚体给定位置的设计如实现预定的连杆位置要求机构能引导刚体（一
26、般为连杆）通过一系列给定位置,例：飞机起落架机构:要求实现机轮放下和收起两个位置,机械设计基础 平面连杆机构,1)按给定的连杆位置设计四杆机构,选定连杆上两活动铰链，即确定连杆长lBC，定比例尺l作图活动铰链相对于固定铰链的运动轨迹为圆用三点定心法确定两固定铰链D,C计算待求杆长lAB=AB l mlCD=CD l mlAD=AD l m,讨论：三点唯一确定一个圆,故确定B、C点后，固定铰链A、D也唯一确定连杆上B、C位置应根据实际情况而定,机械设计基础 平面连杆机构,1)按给定的连杆位置设计四杆机构,1)按给定的连杆位置设计四杆机构,1)按给定的连杆位置设计四杆机构,1)按给定的连杆位置设计
27、四杆机构,铸造翻砂机构:要求实现两个翻转位置,已知条件：两连架杆的对应位置铰链四杆机构的设计,在于确定四个铰点的位置,且关键在确定连杆两铰点的位置连杆上的铰点一定落在以固定铰为中心的圆上即:刚体导引机构转变成已知圆弧上的点求圆心求解内容：确定连杆与摇杆相连接的活动铰链C 求连杆、摇杆的长度,2)按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构,机械设计基础 平面连杆机构,已知条件：两连架杆的对应位置求解内容：确定连杆与摇杆相连接的活动铰链C 求连杆、摇杆的长度,2)按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构,机械设计基础 平面连杆机构,工程要求：实现两连架杆的一系列对应位置,倒置,即，已知机架长lAD和两连架杆
28、对应位置，设计四杆机构（求其它三杆长）问题与刚体导引问题的比较反转法(反转机构法)：利用相对运动原理法，采用机构倒置，将已知连架杆两位置的设计问题转变为已知连杆两位置的设计问题,机械设计基础 平面连杆机构,2)按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构,思路：先定一个连架杆的长度转化机构，使C1D成为机架，成为刚体导引机构以CD为机架时所观察到的AB2C1D 相当于把以AB为机架时所观察到的AB2C2D位置刚化，以D为轴转了一个角度得到的此时，AB2由连架杆变为连杆，故利用刚化反转法原理可将已知连架杆两位置的设计问题转化为已知连杆两位置的设计问题,设计要点,已知:二固定铰链和一个活动铰链，求另一活动
29、铰链，或已知两杆长，求:另两杆长,机械设计基础 平面连杆机构,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,铰链四杆机构,已知:摇杆的长度CD、摆角及行程速比系数K设计:此曲柄摇杆机构。,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,铰链四杆机构,已知:摇杆的长度CD、摆角及行程速比系数K设计:此曲柄摇杆机构。,步骤：计算；选比例尺，作已知位置；,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,步骤：计算；选比例尺，作已知位置；,铰链四杆机构,已知:摇杆的长度CD、摆角及行程速比系数K设计:此曲柄摇杆机构。,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,步骤：1）计算；2）选比例尺，作已知位置；,铰链四杆机构,已知:摇
30、杆的长度CD、摆角及行程速比系数K设计:此曲柄摇杆机构。,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,步骤：1）计算；2）选比例尺，作已知位置；3）,铰链四杆机构,已知:摇杆的长度CD、摆角及行程速比系数K设计:此曲柄摇杆机构。,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,步骤：4）作直角C1C2P的外接圆,铰链四杆机构,已知:摇杆的长度CD、摆角及行程速比系数K设计:此曲柄摇杆机构。,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,铰链四杆机构,已知:摇杆的长度CD、摆角及行程速比系数K设计:此曲柄摇杆机构。,步骤：4）作直角C1C2P的外接圆,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,步骤：4）作直角C1C
31、2P的外接圆5）由附加条件连续运动条件确定A点,铰链四杆机构,已知:摇杆的长度CD、摆角及行程速比系数K设计:此曲柄摇杆机构。,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,步骤：4）作直角C1C2P的外接圆5）由附加条件连续运动条件确定A点6）求曲柄、连杆的长度,铰链四杆机构,已知:摇杆的长度CD、摆角及行程速比系数K设计:此曲柄摇杆机构。,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,步骤：4）作直角C1C2P的外接圆5）由附加条件连续运动条件确定A点6）求曲柄、连杆的长度7）连接A、B、C、D即为所求,铰链四杆机构,已知:摇杆的长度CD、摆角及行程速比系数K设计:此曲柄摇杆机构。,3)按给定的行程速
32、比系数K设计四杆机构,曲柄滑块机构,已知:K、H和e设计:曲柄滑块机构,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,曲柄滑块机构,已知:K、H和e设计:曲柄滑块机构,步骤：,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,曲柄滑块机构,已知:K、H和e设计:曲柄滑块机构,步骤：,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,曲柄滑块机构,已知:K、H和e设计:曲柄滑块机构,步骤：,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,曲柄滑块机构,已知:K、H和e设计:曲柄滑块机构,步骤：,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,曲柄滑块机构,已知:K、H和e设计:曲柄滑块机构,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,曲柄滑
33、块机构,已知:K、H和e设计:曲柄滑块机构,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,导杆机构,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,导杆机构,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,导杆机构,3)按给定的行程速比系数K设计四杆机构,导杆机构,习题1.已知一曲柄滑块机构的曲柄长度lAB15 mm，偏距e10 mm，连杆的长度lBC=35mm。,试求：（1）画出滑块的极限位置；（2）标出极位夹角及行程H;（3）确定行程速比系数K;（4）画出最小传动角的位置 并给出角度值。,解,（1）滑块的极限位置C1、C2如图所示。,解,（2）标出极位夹角及行程H如图所示。,（3）根据图中的几何条件，有：,（4
34、）根据图中的几何关系，任意位置的压力角为：,显然，除了曲柄转角 之外，其它参数均为常数，所以，当90时，压力角最大，且最大压力角为：,习题2.图示为一用于雷达天线俯仰传动的曲柄摇杆机构。已知天线俯仰的范围为30，lCD=525mm，lAD=800mm。,试求：（1）曲柄和连杆的长度lAB和lBC；（2）校验传动角是否满足条件。,提示,雷达天线俯仰转动时不应有急回现象,解,（1）由于雷达天线俯仰传动时不应有急回作用，故有：,解,思路与技巧,本题目主要考察对曲柄摇杆机构的极位夹角、急回特性和传动角等基本概念的理解以及根据行程速比系数设计四杆机构的方法。,（2）选取比例尺l1mm/mm，并利用已知条
35、件作图如下：,（3）从图上量得：,（4）因此有：,（5）作出可能为最小传动角的两个位置（即曲柄与机架共线的位置），经判断，在曲柄与机架重叠共线时，传动角为最小，且量得：,结论：传动角满足要求,自测题（1、2、3、4）,1.已知四杆机构的极位夹角为零度，连架杆 AB长20mm，连杆BC长60mm，摇杆的摆角60。（作图比例1：1）,试求：（1）用作图法求解此四杆机构；（2）标明连架杆DC和机架AD的长度；（3）判断此四杆机构为何种机构；（4）在图中标出最小传动角的度数。,解,（1）、（2）、（4）解如图所示。,解,（3）因为：,又因为：AD为机架,故为曲柄摇杆机构,2.已知曲柄摇杆机构摇杆CD的
36、长度lCD=75 mm，机架AD的长度lAD=100 mm，行程速比系数K=1.25，摇杆的右极限位置与机架间的夹角。（m/mm）,试求曲柄和连杆的长度lAB、lBC。,解,（1）计算极位夹角,解,（2）作图，并计算lAB、lBC,3.如图所示曲柄摇杆机构，已知,试求：（1）摇杆3的最小长度；（2）曲柄1等速转动时机构的行程速度变化系数K。,注意：采用 进行计算,解,（1）由于lCD不可能是最短杆，根据杆长条件：,解,当lCD不是最长杆时：,当lCD是最长杆时：,所以：,（2）设摆杆的左、右极限位置分别为DC1、DC2，则根据图中几何关系，有：,4.已知一曲柄滑块机构的曲柄长度lAB15 mm，偏距e10 mm，连杆的长度lBC=35mm。,试求：（1）画出滑块的极限位置；（2）标出极位夹角及行程H;（3）确定行程速比系数K;（4）画出最小传动角的位置 并给出角度值。,解,（1）滑块的极限位置C1、C2如图所示。,解,（2）标出极位夹角及行程H如图所示。,（3）根据图中的几何条件，有：,（4）根据图中的几何关系，任意位置的压力角为：,显然，除了曲柄转角 之外，其它参数均为常数，所以，当90时，压力角最大，且最大压力角为：,
