第8章 平面连杆机构及其设计

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1、第8章 平面连杆机构及其设计8-1 8-1 连杆机构及其传动特点连杆机构及其传动特点8-2 8-2 平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的类型和应用8-3 8-3 平面四杆机构的基本知识平面四杆机构的基本知识8-4 8-4 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计8-5 8-5 多杆机构多杆机构8-1 8-1 连杆机构及其传动特点连杆机构及其传动特点n由若干个刚性构件通过低副连接而成的平面机构称由若干个刚性构件通过低副连接而成的平面机构称为为连杆机构连杆机构，又称为，又称为平面低副机构。平面低副机构。四杆机构摆动导杆机构n抽油机中的连杆机构抽油机中的连杆机构抽油机内燃机中的连杆机构内燃机中的连杆机

2、构内燃机缝纫机中的连杆机构缝纫机中的连杆机构缝纫机平面连杆机构的传动优点平面连杆机构的传动优点n1 1）平面连杆机构属于低副机构，运动副为面接触，）平面连杆机构属于低副机构，运动副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击，并且便于润滑，磨压强小，承载能力大，耐冲击，并且便于润滑，磨损小。损小。n2 2）在连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条）在连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条件下，可用改变各构件的相对长度来使从动件得到件下，可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。不同的运动规律。n3 3）通过改变各构件的相对长度可得到不同轨迹。）通过改变各构件的相对长度可得到不同轨迹。n4

3、4）制造方便易获得较高的精度。）制造方便易获得较高的精度。n5 5）两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系）两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，不需要力封闭。的，不需要力封闭。平面连杆机构的缺点平面连杆机构的缺点n1 1）不易精确地满足各种运动规律和运动轨迹）不易精确地满足各种运动规律和运动轨迹的要求；当机构复杂时累计误差较大，同时的要求；当机构复杂时累计误差较大，同时使机械效率降低，也影响其传动精度。使机械效率降低，也影响其传动精度。n2 2）惯性力不容易平衡，不适合于高速传动。）惯性力不容易平衡，不适合于高速传动。平面连杆机构设计的三类基本问题平面连杆机构设计的三类基本问题1）实

4、现构件给定位置）实现构件给定位置2）实现已知运动规律）实现已知运动规律3）实现已知运动轨迹）实现已知运动轨迹平面连杆机构的运动设计方法：平面连杆机构的运动设计方法：图解法：图解法：形象直观，形象直观，但精度较低但精度较低解析法：解析法：设计精度高，设计精度高，但不直观。但不直观。 低副所联接的两个构件之间的相对运动关系不低副所联接的两个构件之间的相对运动关系不因其中哪个构件是固定件而改变，这一特性称因其中哪个构件是固定件而改变，这一特性称为低副运动的可逆性。为低副运动的可逆性。补：低副运动的可逆性补：低副运动的可逆性8-2 8-2 平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的类型和应用1.1.四杆机

5、构的基本型式四杆机构的基本型式 铰链四杆机构就是当平面四杆机构中的全部运铰链四杆机构就是当平面四杆机构中的全部运动副均为动副均为转动副转动副时的四杆机构为铰链四杆机构。时的四杆机构为铰链四杆机构。 构件名称构件名称连架杆连架杆：与机架相连的构件称为连架杆。：与机架相连的构件称为连架杆。连架杆连架杆机架机架连架杆连架杆连杆连杆机架机架：固定不动的构件称为机架。：固定不动的构件称为机架。连杆连杆：不直接与机架相连的构件称为连杆。：不直接与机架相连的构件称为连杆。四杆机构整转副（周转副）整转副（周转副）组成转动副的两构件能作整周相对转动的运组成转动副的两构件能作整周相对转动的运动副。动副。摆动副（摆

6、转副）摆动副（摆转副）组成转动副的两构件不能相对作整周转动的组成转动副的两构件不能相对作整周转动的运动副。运动副。能绕其轴线转能绕其轴线转360的的连架杆连架杆。仅能绕其轴线作往复摆动的仅能绕其轴线作往复摆动的连架杆。连架杆。 曲柄曲柄摇杆摇杆连架杆连架杆铰链四杆机构可分为三种基本型式：铰链四杆机构可分为三种基本型式：（1）曲柄摇杆机构：）曲柄摇杆机构：1个曲柄、个曲柄、1个摇杆个摇杆（2）双曲柄机构：）双曲柄机构：2个曲柄个曲柄（3）双摇杆机构：）双摇杆机构：2个摇杆个摇杆（1 1）曲柄摇杆机构）曲柄摇杆机构： 若在铰链四杆机构的两连架杆中一为曲柄，若在铰链四杆机构的两连架杆中一为曲柄，另一

7、为摇杆，则此四杆机构称为另一为摇杆，则此四杆机构称为曲柄摇杆机曲柄摇杆机构。构。曲柄摇杆曲柄摇杆机构的应用曲柄摇杆机构的应用雷达天线机构搅拌机机构（2 2）双曲柄机构）双曲柄机构在铰链四杆机构中若两连架杆均为曲柄，则在铰链四杆机构中若两连架杆均为曲柄，则此四杆机构称为此四杆机构称为双曲柄机构双曲柄机构。双曲柄机构双曲柄机构的应用双曲柄机构的应用惯性筛机构 在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相等且平行，在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相等且平行，两曲柄的转向相同，称为平行四边形机构。两曲柄的转向相同，称为平行四边形机构。a.a.平行四边形机构：平行四边形机构：平心四边行机构平行四边形机构的应用平行

8、四边形机构的应用蒸汽机车驱动装置 在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相等，在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相等，但不平行但不平行(BC(BC与与AD)AD)，两曲柄转向相反（，两曲柄转向相反（ABAB与与CDCD），称为反平行四边形机构。），称为反平行四边形机构。b.b.反平行四边形机构：反平行四边形机构：反平行四边形机构车门开闭机构（3 3）双摇杆机构）双摇杆机构 若铰链四杆机构的两连架杆均为摇杆，若铰链四杆机构的两连架杆均为摇杆，则此四杆机构称为则此四杆机构称为双摇杆机构双摇杆机构。 双摇杆机构双摇杆机构的应用双摇杆机构的应用鹤式起重机机构2.2.平面四杆机构的演化型式平面四杆机构的演化型式

9、（1 1）改变构件的形状和运动尺寸）改变构件的形状和运动尺寸 （改变杆的相对长度，使转动副变为移动副）（改变杆的相对长度，使转动副变为移动副）n 曲柄滑块机构曲柄滑块机构C3AB124e偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构 （ e 0)e 0)对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 (e = 0)(e = 0)对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构变连杆变连杆为滑块为滑块正弦机构正弦机构双滑块机构双滑块机构连杆尺寸连杆尺寸为无穷大为无穷大从动件从动件3的位移与原的位移与原动件动件1的转角成正比：的转角成正比：sinABls 移动副可认为是回移动副可认为是回转中心在无穷远处转中心在无穷远处的转动副演化而来的转动

10、副演化而来含两个移动副的四杆机构含两个移动副的四杆机构曲柄移动导杆机构（曲柄移动导杆机构（正弦机构）sinas联轴器双转块机构双滑块机构双滑块机构应用双滑块机构应用 缝纫机针杆机构椭圆仪机构ly正切机构y=l tg偏心轮机构偏心轮机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构当曲柄当曲柄AB的尺寸较小时，由的尺寸较小时，由于结构需要，常将曲柄作成几于结构需要，常将曲柄作成几何中心与回转中心不重合的圆何中心与回转中心不重合的圆盘，称此圆盘为盘，称此圆盘为偏心轮偏心轮。几何中心与回转中心间的距离几何中心与回转中心间的距离称为称为偏心距，等于曲柄长。偏心距，等于曲柄长。转动副转动副B的的半径扩大超半径扩大超过曲柄长过

11、曲柄长（2）改变运动副的尺寸（偏心轮机构）改变运动副的尺寸（偏心轮机构）偏心轮机构变化铰链四杆机构的机架变化铰链四杆机构的机架(0360)(0360)(360)(360)1234ABCD双曲柄机构双曲柄机构(0360)(0360)(360)(360)1234ABDC双双摇杆机构摇杆机构(0360)(0360)(360)1234ABCD(BC(ABBC)转动导杆机构（ABeba+ebae当 e=0时 ba2.行程速度变化系数行程速度变化系数（1）. 机构极位（机构极位（极限位极限位置）置）：曲柄回转一周，与连：曲柄回转一周，与连杆两次共线，此时摇杆分别杆两次共线，此时摇杆分别处于两个位置，称为机