《机械设计基础》课程教学资源（教案讲义）第04次课 平面连杆机构（一）

果平面连杆机构（一)谷1.平面连杆机构概述2.平面连杆机构基本类型3.平面连杆机构的演化教学要求1.熟悉平面四杆机构的基本型式、应用及其演化；2.能准确判断具体实例属于哪种平面四杆机构类型教学的重点与难点重点：平面四杆机构的基本型式、应用及其演化；平面四杆机构的基本类型。难点：平面四杆机构类型的演化。教学方法与手段多媒体教学，采用动画展示平面连杆机构的运动特点，注重启发学生理论联系实际。教学过程组织：复习旧课：机构自由度计算公式，计算机构自由度时要注意的事项。引入新课：机构有很多种，组成和结构上各有特点，今天要介绍的是一种低副机构一一连杆机构。概述：平面连杆机构是构件全部由平面低副连接而构成的机构。优点：1）低副是面接触，因此压强小、耐磨损。适用于载荷较大的场合。2）低副的接触面通常是容易加工的平面或圆柱面，容易获得较高的制造精度。3）低副的约束为几何约束(靠形状限制运动)，无需附加约束装置。4）连杆可做得很长，可较长距离传递运动。适合于操纵机构。5）平面四杆机构运动时，其连杆通常作平面复杂运动，连杆上每一点的轨迹曲线的形状随点在连杆上的位置和各杆相对尺寸的不同而变化。可以利用连杆曲线的这种多样性来实现我们需要的复杂轨迹。缺点：1）低副存在间隙，会引起运动误差积累。不宜用于高精度。2）连杆机构设计复杂，难于实现复杂的运动规律。3）有相当部分构件处于变速运动中，存在惯性力。不适合高速。应用举例1）传送机构

第四次课 平面连杆机构（一） 教学内容 1.平面连杆机构概述 2.平面连杆机构基本类型 3.平面连杆机构的演化 教学要求 1.熟悉平面四杆机构的基本型式、应用及其演化； 2.能准确判断具体实例属于哪种平面四杆机构类型。 教学的重点与难点 重点：平面四杆机构的基本型式、应用及其演化； 平面四杆机构的基本类型。 难点：平面四杆机构类型的演化。 教学方法与手段 多媒体教学，采用动画展示平面连杆机构的运动特点，注重启发学生理论联系实际。 教学过程组织： 复习旧课： 机构自由度计算公式，计算机构自由度时要注意的事项。 引入新课： 机构有很多种，组成和结构上各有特点，今天要介绍的是一种低副机构——连杆机构。 概述： 平面连杆机构是构件全部由平面低副连接而构成的机构。 优点： 1）低副是面接触，因此压强小、耐磨损。适用于载荷较大的场合。 2）低副的接触面通常是容易加工的平面或圆柱面，容易获得较高的制造精度。 3）低副的约束为几何约束(靠形状限制运动)，无需附加约束装置。 4）连杆可做得很长，可较长距离传递运动。适合于操纵机构。 5）平面四杆机构运动时，其连杆通常作平面复杂运动，连杆上每一点的轨迹曲线的形状随点在连杆 上的位置和各杆相对尺寸的不同而变化。可以利用连杆曲线的这种多样性来实现我们需要的复杂轨 迹。 缺点： 1）低副存在间隙，会引起运动误差积累。不宜用于高精度。 2）连杆机构设计复杂，难于实现复杂的运动规律。 3）有相当部分构件处于变速运动中，存在惯性力。不适合高速。 应用举例： 1）传送机构

播放暂停重播传送机构(动画演示)2）开门机构.（动画演示）最简单的连杆机构是四杆机构，也是连杆机构的基础，个复杂的连杆机构可以看成是由若干个四杆机构所组成的。国2-四杆机构的基本型式：

（动画演示） 2）开门机构 （动画演示） 最简单的连杆机构是四杆机构，也是连杆机构的基础，一个复杂的连杆机构可以看成是由若干个四 杆机构所组成的。 四杆机构的基本型式：

由四个构件用铰链连接而成的机构称为铰链四杆机构。如图所示，机构中固定不动的构件AD称为机架，与机架相连的构件AB和CD称为连架杆。如果连架杆能绕轴线作360o的回转运动，称为曲柄若只能在某一角度(小于360°)内摆动，称为摇杆。与机架不相连接的构件BC称为连杆。铰链四杆机构可按有无曲柄、摇杆，分为以下三种基本型式。481.曲柄摇杆机构定义：铰链四杆机构中，若两连架杆一个为曲柄，一个为摇杆时，此机构称为曲柄摇杆机构。应用举例：雷达机构、缝纫机机构，配合动画演示。D雷达天线俯仰角调整机构缝纫机踏板机构2.双曲柄机构定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时，此机构称为双曲柄机构。应用举例：惯性筛机构、机车车轮联动机构，配合动画

由四个构件用铰链连接而成的机构称为铰链四杆机构。如图所示，机构中固定不动的构件AD称为机 架，与机架相连的构件AB和CD称为连架杆。如果连架杆能绕轴线作360 o的回转运动，称为曲柄； 若只能在某一角度(小于360°)内摆动，称为摇杆。与机架不相连接的构件BC称为连杆。 铰链四杆机构可按有无曲柄、摇杆，分为以下三种基本型式。 1.曲柄摇杆机构 定义：铰链四杆机构中，若两连架杆一个为曲柄，一个为摇杆时，此机构称为曲柄摇杆机构。应用 举例：雷达机构、缝纫机机构，配合动画演示。 雷达天线俯仰角调整机构 缝纫机踏板机构 2.双曲柄机构 定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄时，此机构称为双曲柄机构。应用举例：惯性筛机 构、机车车轮联动机构，配合动画

惯性筛机车车轮联动机构3.双摇杆机构定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆时，此机构称为双摇杆机构。举例：鹤式起重机机构，配合动画演示。鹤式起重机机构平面四杆机构的演化：1）铰链四杆机构--曲柄滑块机构BB20-改变移动F登换转动Dnb)a)d)将导路的曲率半径增大趋于，则得到图c所示的曲柄滑块机构。曲柄滑块机构分为对心的(如内燃机中使用的)和偏置的(见图d)。2）曲柄滑块机构一一导杆机构取曲柄滑块机构中的曲柄为机架，可得导杆机构

惯性筛 机车车轮联动机构 3．双摇杆机构 定义：铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆时，此机构称为双摇杆机构。举例：鹤式起重机机 构，配合动画演示。 鹤式起重机机构 平面四杆机构的演化： 1）铰链四杆机构——曲柄滑块机构 将导路的曲率半径增大趋于∞，则得到图c 所示的曲柄滑块机构。曲柄滑块机构分为对心的(如内燃机 中使用的)和偏置的(见图d)。 2）曲柄滑块机构——导杆机构 取曲柄滑块机构中的曲柄为机架，可得导杆机构

运动怕止口导杆机构(动画演示)3）曲柄滑块机构一摇块机构和定块机构（1）摇块机构运动停止口曲柄摇块机构（动画演示）取取曲柄滑块机构中的连杆为机架。应用：自动卸货车机构。摇块机构例（动画演示）(2）定块机构

（动画演示） 3）曲柄滑块机构——摇块机构和定块机构 （1）摇块机构 （动画演示） 取取曲柄滑块机构中的连杆为机架。应用：自动卸货车机构。 （动画演示） （2）定块机构

运动F正定块机构（动画演示）取曲柄滑块机构中的滑块为机架。应用：抽水机机构。定块机构例（动画演示）4）曲柄摇杆机构一偏心轮机构2D这种机构常用于冲床、剪床等机器中。构件1为圆盘，其几何中心B。因运动时该圆盘绕轴A转动，故称为偏心轮。A、B之间的距离e称为偏心距。机构运动简图如图中红线所示。偏心轮是将回转副B扩大到包括回转副A而形成的，偏心距e即为曲柄的长度。当曲柄长度很小或传递很大的动力时，通常都把曲柄做成偏心轮。这样提高了偏心轴的强度和刚度；另一方面当轴颈位于中部时也便于安装整体式连杆，使结构简化。5）双滑块机构将铰链四杆机构的其中两杆杆长增至无穷可演化为具有两个移动副的四杆机构一一双滑块机构。双滑块机构可分为四种形式：(1)两移动副不相邻。例如正切机构(其从动件3的位移与主动件1转角的正切成正比)

（动画演示） 取曲柄滑块机构中的滑块为机架。应用：抽水机机构。 （动画演示） 4）曲柄摇杆机构——偏心轮机构 这种机构常用于冲床、剪床等机器中。 构件１为圆盘，其几何中心Ｂ。因运动时该圆盘绕轴Ａ转动，故称为偏心轮。Ａ、Ｂ之间的距离e 称 为偏心距。机构运动简图如图中红线所示。偏心轮是将回转副Ｂ扩大到包括回转副Ａ而形成的，偏 心距e 即为曲柄的长度。 当曲柄长度很小或传递很大的动力时，通常都把曲柄做成偏心轮。这样提高了偏心轴的强度和刚 度；另一方面当轴颈位于中部时也便于安装整体式连杆，使结构简化。 5）双滑块机构 将铰链四杆机构的其中两杆杆长增至无穷可演化为具有两个移动副的四杆机构——双滑块机构。 双滑块机构可分为四种形式： (1) 两移动副不相邻。例如正切机构(其从动件3的位移与主动件1转角的正切成正比)

LILAP777TD1,sintHa)正切机构b)正弦机构(2)两移动副相邻且其中一个与机架相连。例如正弦机构(从动件3的位移与曲柄1转角的正弦成正比)。TND1, sim中Ha)正切机构b）正弦机构(3)两移动副相邻但都不与机架相连。如十字滑块机构。十字滑块机构常用作联轴器，它可以自动补偿主、从动轴由于对中不良而产生的位置误差。十字滑块联轴器（动画演示）(4)两移动副相邻且都与机架相连。如椭圆仪。当两个滑块在机架的滑槽中移动时，连杆上的各点的轨迹是长短半径不同的椭圆。捕圆仪

(2) 两移动副相邻且其中一个与机架相连。例如正弦机构(从动件3的位移与曲柄1转角的正弦成正 比)。 (3) 两移动副相邻但都不与机架相连。如十字滑块机构。十字滑块机构常用作联轴器，它可以自动 补偿主、从动轴由于对中不良而产生的位置误差。 （动画演示） (4) 两移动副相邻且都与机架相连。如椭圆仪。当两个滑块在机架的滑槽中移动时，连杆上的各点 的轨迹是长短半径不同的椭圆

(动画演示）小结：1.平面连杆机构概述2.平面连杆机构基本类型与应用3.平面连杆机构的演化作业与思考：1、铰链四杆机构有那几种基本型式？各有什么特点？2、铰链四杆机构可以通过那几种方式演变成其它型式的四杆机构？试说明曲柄摇块机构是如何演化而来的?j萧

（动画演示） 小结： 1.平面连杆机构概述 2.平面连杆机构基本类型与应用 3.平面连杆机构的演化 作业与思考： 1、铰链四杆机构有那几种基本型式？各有什么特点？ 2、铰链四杆机构可以通过那几种方式演变成其它型式的四杆机构？试说明曲柄摇块机构是如何演化 而来的？