海南大学：《机械原理》课程教学课件（讲稿）第八章 平面连杆机构及其设计

第八章 平面连杆机构及其设计 §8-1连杆机构及其传动特点 §8-2连杆机构的类型和应用 §8-3平面四杆机构的基本知识 §8-4 平面四杆机构的设计 §8-5多杆机构 ⊙ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

第八章 平面连杆机构及其设计 §8-1 连杆机构及其传动特点 §8-2 连杆机构的类型和应用 §8-3 平面四杆机构的基本知识 §8-4 平面四杆机构的设计 §8-5 多杆机构 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§8-1连杆机构及其传动特点 1.应用举例 契贝谢夫四足步行机构（图片、动画） 2.连杆机构 例铰链四杆机构 曲柄滑块机构 导杆机构 此类机构的共同特点： ·机构的原动件1和从动件3运动都需要经过连杆2来传动，故 此类机构统称为连杆机构。 ●机构中的运动副一般均为低副，故此类机构也称低副机构。 ●连杆机构中的构件总呈现杆的形状，故常称构件为杆。连 杆机构常用其所含的杆数而命名，故有四杆机构、六枉机构等。 ⊙ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

连 杆机构常用其所含的杆数而命名， 故 此类机构统称为连杆机构。 §8-1 连杆机构及其传动特点 1.应用举例 契贝谢夫四足步行机构（图片、动画） 2.连杆机构 曲柄滑块机构 导杆机构 此类机构的共同特点： l机构的原动件1和从动件3运动都需要经过连杆2来传动， l机构中的运动副一般均为低副， 故此类机构也称低副机构。 l连杆机构中的构件总呈现杆的形状， 故有四杆机构、六杆机构等。 例 铰链四杆机构 故常称构件为杆。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

连杆机构及其传动特点(2/2) 3.传动特点 优点： ①运动副一般为低副； ②构件多呈现杆的形状； ③可实现多种运动变换和运动规律； ④连枉曲线形状丰富，可满足各种轨迹要求。 缺点： ①运动长，累积误差大，效率低； ②惯性力难以平衡，动载荷大，不应用于高速运动； ③一般只能近似满足运动规律要求。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

② 构件多呈现杆的形状； ③ 可实现多种运动变换和运动规律； ④ 连杆曲线形状丰富，可满足各种轨迹要求。 缺点： ① 运动长，累积误差大，效率低； ② 惯性力难以平衡，动载荷大，不应用于高速运动； ③ 一般只能近似满足运动规律要求。 连杆机构及其传动特点(2/2) 3.传动特点 ① 运动副一般为低副； 优点： PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§8-2连杆机构的类型和应用 1.四杆机构的类型 (1)基本型式 曲柄摇杆机构 铰链四枉机构 双曲柄机构 平行四边形机构 逆平行四边形机构 双摇杆机构 等腰梯形机构 (2)演化形式 其他型式的四杆机构可以认为是由基本型式的四杆机构演化 而来的，其演化方法有： )改变构件的形状及相对尺寸 2)改变运动副的尺寸 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§8-2 连杆机构的类型和应用 1.四杆机构的类型 （1）基本型式 铰链四杆机构 等腰梯形机构 （2）演化形式 其他型式的四杆机构可以认为是由基本型式的四杆机构演化 而来的，其演化方法有： 1）改变构件的形状及相对尺寸 2）改变运动副的尺寸 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 平行四边形机构 逆平行四边形机构 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

连杆机构的奏型和应用(22) 3)选用不同的构件为机架（即机构的倒置） 例铰链四杆机构的倒置 曲柄滑块机构的倒置 双滑块机构的倒置 4)运动副元素的逆换 2.四杆机构的应用 (1)基本型式四杆机构的应用 正电 士m星 (2)演化型式四杆机构的应用 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

例 铰链四杆机构的倒置 曲柄滑块机构的倒置 双滑块机构的倒置 4）运动副元素的逆换 2.四杆机构的应用 （2）演化型式四杆机构的应用 连杆机构的类型和应用(2/2) 3）选用不同的构件为机架（即机构的倒置） （1）基本型式四杆机构的应用 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§8-3平面四杆机构的基本知识 1.铰链四杆机构有曲柄的条件 ()周转副的条件 ①最短杆长度十最长杆长度≤其余两杆长度之和； ②组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。 其中第一个条件称为杆长条件。 (2)四杆机构有曲柄的条件 ①各杆长度应满足杆长条件； ②最短杆为连架杆或机架。 例1铰链四杆机构 1)各杆长度满足杆长条件 2)各杆长度不满足杆长条件 ⊙ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§8-3 平面四杆机构的基本知识 1.铰链四杆机构有曲柄的条件 ① 最短杆长度＋最长杆长度≤其余两杆长度之和； ② 组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。 （2）四杆机构有曲柄的条件 ② 最短杆为连架杆或机架。 例1 铰链四杆机构 （1）周转副的条件 1）各杆长度满足杆长条件 其中第一个条件称为杆长条件。 ① 各杆长度应满足杆长条件； 2）各杆长度不满足杆长条件 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

平面四杆机构的基本知帆(2/5) 结论： ■如果铰链四杆机构各枉长度满足杆长条件，当最短杆为连 架杆时，则机构为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，则机构为 双曲柄机构；当最短杆的相对杆为机架时，机构为双摇杆机构。 ■如果各枉长度不满足枉长条件，则机构无周转副，此时不 论以任何杆为机架，机构均为双摇杆机构。 如含有移动副的四枉机构的曲柄条件 偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件： ①最短杆长度+偏距≤连杆的长度； ②连架杆为最短杆。 对心曲柄滑块机构有曲柄的条件： ①最短杆长度≤连杆的长度； ②连架杆为最短杆。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

此时不 论以任何杆为机架，机构均为双摇杆机构。 则机构为 双曲柄机构； 当最短杆为连 架杆时， 如果各杆长度不满足杆长条件，则机构无周转副， 偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件： ① 最短杆长度＋偏距≤连杆的长度； ② 连架杆为最短杆。 对心曲柄滑块机构有曲柄的条件： ① 最短杆长度≤连杆的长度； ② 连架杆为最短杆。 平面四杆机构的基本知识(2/5) 则机构为曲柄摇杆机构； 当最短杆的相对杆为机架时， 当最短杆为机架时， 机构为双摇杆机构。 结论： 如果铰链四杆机构各杆长度满足杆长条件， 如含有移动副的四杆机构的曲柄条件 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

平面四杆机构的基本知识(3/5) 2.急回运动和行程速比系数 (1)急回运动 当主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于 摆出的平均速度，摇杆的这种运动特性称为急回运动。 (2)行程速比系数K K- 2180°+0 y=180°-0 结论 当机构存在极位夹角日时，机构便具有急回运动特性。 且Θ角越大，K值越大，机构的急回性质也越显著。 例1生头刨床机构 例2对心曲柄滑块机构 例3偏置曲栖滑块机构 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

2.急回运动和行程速比系数 （1）急回运动 当主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于 摆出的平均速度，摇杆的这种运动特性称为急回运动。 （2）行程速比系数K v2 v1 K = 180 °＋θ 180 °－θ = 结论 且θ角越大，K值越大，机构的急回性质也越显著。 例1 牛头刨床机构 当机构存在极位夹角θ 时，机构便具有急回运动特性。 例2 对心曲柄滑块机构 例3 偏置曲柄滑块机构 平面四杆机构的基本知识(3/5) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

平面四杆机构的基本知识(4/5) 3。四杆机构的传动角 连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角y称为四杆机构在此位置 的传动角。且y=90°一a≤90° 为了保证机构传力性能良好，应使ym≥40°~50°。 最小传动角的确定：对于曲柄摇杆机构，Ymm出现在主动件 曲柄与机架共线的两位置之一。 4.死点 以摇杆CD为主动件，则当连杆与从动件曲柄共线时，机构 的传动角Y=0°，这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的 力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件AB转动的“顶死现 象，机构的这种位置称为“死点” 例1曲柄摇杆机构的死点位置 例2曲柄滑块机构的死点位置 例3摆动导杆机构的死点位置 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角γ 称为四杆机构在此位置 的传动角。且 γ ＝90°－ α ≤90° 最小传动角的确定： 对于曲柄摇杆机构， γmin出现在主动件 曲柄与机架共线的两位置之一。 为了保证机构传力性能良好， 应使γmin≥40 ° ～50° 。 3．四杆机构的传动角 以摇杆CD为主动件，则当连杆与从动件曲柄共线时，机构 的传动角γ＝0° ，这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的 力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件AB转动的“顶死”现 象，机构的这种位置称为“死点” 4.死点 例2 曲柄滑块机构的死点位置 例3 摆动导杆机构的死点位置 例1 曲柄摇杆机构的死点位置 平面四杆机构的基本知识(4/5) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

平面四杆机构的基本知识(5/5) (1)克服死点的方法 1)利用安装飞轮加大惯性的方法，借惯性作用使机构闯过死 点。 2)采用将两组以上的同样机构组合使用，而使各组机构的死 点位置相互错开排列的方法。 (2)死点的应用 例1飞机起落架收放机构 例2夹紧装置 5.连杆机构的运动连续性 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

（1）克服死点的方法 1）利用安装飞轮加大惯性的方法，借惯性作用使机构闯过死 点。 2）采用将两组以上的同样机构组合使用，而使各组机构的死 点位置相互错开排列的方法。 （2）死点的应用 例1 飞机起落架收放机构 例2 夹紧装置 平面四杆机构的基本知识(5/5) 5．连杆机构的运动连续性 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com