机械设计基础课件第三章.ppt

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1、机械设计基础机械设计基础国家级精品课程教材国家级精品课程教材电子工业出版社电子工业出版社主编：唐林虎主编：唐林虎副主编：张亚萍等副主编：张亚萍等 第第三三章章 平面连杆机构平面连杆机构第第三三章章 平面连杆机构平面连杆机构 3.1 概述概述1 3.2 平面连杆机构的基本类型和应用平面连杆机构的基本类型和应用23.3 平面四杆机构的演化形式平面四杆机构的演化形式 33.4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性 43.5 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计5 3.6 平面多杆机构简介平面多杆机构简介 6第第三三章章 平面连杆机构平面连杆机构12346 课后习题答案课后习题答案第第三三章章

2、 平面连杆机构平面连杆机构教学要求教学要求（1）掌握平面四杆机构的基本形式、应用及演化；）掌握平面四杆机构的基本形式、应用及演化；（2）掌握平面四杆机构的基本特性，理解急回特性、行程速比）掌握平面四杆机构的基本特性，理解急回特性、行程速比因数、传动角、压力角、死点位置等概念；因数、传动角、压力角、死点位置等概念；（3）掌握铰链四杆机构曲柄存在的条件；）掌握铰链四杆机构曲柄存在的条件；（4）掌握四杆机构的设计方法。掌握四杆机构的设计方法。重点与难点重点与难点重点重点：平面四杆机构的基本形式、应用及基本特性；平面四杆机构的基本形式、应用及基本特性；难点难点：平面四杆机构类型的判断及设计方法。平面四

3、杆机构类型的判断及设计方法。3 3.1.1 概述概述 连杆机构是用转动副和移动副将构件相互联接而成，用以实连杆机构是用转动副和移动副将构件相互联接而成，用以实现运动变换和动力传递的机构。现运动变换和动力传递的机构。连杆机构按各构件间相对运动性质的不同，可分为空间连杆连杆机构按各构件间相对运动性质的不同，可分为空间连杆机构和平面连杆机构两类。平面连杆机构是由若干构件通过低机构和平面连杆机构两类。平面连杆机构是由若干构件通过低副（转动副或移动副）联接而成的平面机构，又称为平面低副副（转动副或移动副）联接而成的平面机构，又称为平面低副机构。机构。平面平面连连杆机构的杆机构的优优点：点：（1）能）能够

4、进够进行多种运行多种运动动形式的形式的转换转换。（2）运运动动副副一一般般均均为为低低副副。两两构构件件之之间间为为面面接接触触，接接触触表表面面是是圆圆柱柱面面或或平平面面，单单位位面面积积上上的的压压力力较较小小，制制造造容容易易，磨磨损较损较慢，可承受慢，可承受较较大大载载荷。荷。（3）具有丰富的）具有丰富的连连杆曲杆曲线线。3 3.1.1 概述概述 平面连杆机构的缺点：平面连杆机构的缺点：（1）连接处的间隙造成的积累误差较大，机械效率较低。）连接处的间隙造成的积累误差较大，机械效率较低。（2）连杆机构运动时产生惯性力，不适用于高速场合。）连杆机构运动时产生惯性力，不适用于高速场合。（3

5、）设计方法比较复杂，难以实现精确的轨迹。）设计方法比较复杂，难以实现精确的轨迹。平面连杆机构应用于各种机器和仪器中，如金属加工机床、平面连杆机构应用于各种机器和仪器中，如金属加工机床、起重运输机械、采矿机械、农业机械、交通运输机械和仪表等。起重运输机械、采矿机械、农业机械、交通运输机械和仪表等。本章着重介绍平面四连杆机构的类型、基本特性和设计方法。本章着重介绍平面四连杆机构的类型、基本特性和设计方法。3 3.2 2 平面连杆机构的基本类型和应用平面连杆机构的基本类型和应用 铰链四杆机构铰链四杆机构：所有运动副均为转动副的平面四杆机构所有运动副均为转动副的平面四杆机构 。连杆连杆连架杆连架杆连架

6、杆连架杆机架机架构件名称：构件名称：（1）机架：机构中固定不机架：机构中固定不动动的构件的构件AD。（2）连连架杆：与机架相架杆：与机架相连连的构件的构件AB和和CD。（3）连连杆：不与机架直接杆：不与机架直接连连接的构件接的构件BC。3 3.2 2 平面连杆机构的基本类型和应用平面连杆机构的基本类型和应用（1）曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构（2）双曲柄机构双曲柄机构（3）双摇杆机构双摇杆机构 连架杆连架杆曲柄曲柄：能绕轴线作整周回转运动能绕轴线作整周回转运动的连架杆。的连架杆。摇杆摇杆：只能在某一角度只能在某一角度(小于小于360)内摆动内摆动的连架杆。的连架杆。因此，铰链四杆机构又根据其连架杆运

7、动形式的不同，因此，铰链四杆机构又根据其连架杆运动形式的不同，分为以下三种基本类型：分为以下三种基本类型：3 3.2 2 平面连杆机构的基本类型和应用平面连杆机构的基本类型和应用3 3.2 2.1.1曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆的铰链四杆机构两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆的铰链四杆机构。运动特点：运动特点：若若选选曲曲柄柄为为主主动动件件，则则该该机机构构可可将将曲曲柄柄的的回回转转运运动动转转变变为为摇杆的往复摆动。摇杆的往复摆动。若若选选摇摇杆杆为为主主动动件件，则则该该机机构构可可将将摇摇杆杆的的往往复复摆摆动动转转变变为为曲柄的整周回转运动。曲柄的整周

8、回转运动。动态演示动态演示 3 3.2 2 平面连杆机构的基本类型和应用平面连杆机构的基本类型和应用破碎机的破碎机构破碎机的破碎机构缝纫机的驱动机构缝纫机的驱动机构应用实例：应用实例：动态演示动态演示 3 3.2 2 平面连杆机构的基本类型和应用平面连杆机构的基本类型和应用3 3.2 2.2 2双曲柄机构双曲柄机构两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构。1.普通双曲柄机构普通双曲柄机构运动特点：运动特点：主主动动曲曲柄柄等等速速回回转转一一周周，从从动动曲曲柄柄变变速速回回转转一一周周，从从动动曲曲柄柄的的角角速速度度在在一一周周中中有有时时小小于于主主动动曲曲柄柄的的角

9、角速速度度，有有时时大大于于主动曲柄的角速度。主动曲柄的角速度。普通双曲柄机构普通双曲柄机构动态演示动态演示 3 3.2 2 平面连杆机构的基本类型和应用平面连杆机构的基本类型和应用应用实例：应用实例：惯性筛惯性筛 3 3.2 2 平面连杆机构的基本类型和应用平面连杆机构的基本类型和应用2.平行双曲柄机构平行双曲柄机构运动特点：运动特点：两两曲曲柄柄的的回回转转方方向向相相同同，且且角速度时时相等角速度时时相等。应用实例：应用实例：机车联动机构机车联动机构路灯检修车升降机构路灯检修车升降机构平行双曲柄机构平行双曲柄机构动态演示动态演示动态演示动态演示 3 3.2 2 平面连杆机构的基本类型和应

10、用平面连杆机构的基本类型和应用3.反向双曲柄机构反向双曲柄机构运动特点：运动特点：两曲柄反向不等速两曲柄反向不等速。应用实例：应用实例：车门启闭机构车门启闭机构反向双曲柄反向双曲柄动态演示动态演示动态演示动态演示 3 3.2 2 平面连杆机构的基本类型和应用平面连杆机构的基本类型和应用3 3.2 2.3 3双摇杆机构双摇杆机构两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。运动特点：运动特点：两两摇摇杆杆均均可可作作为为主主动动件件。当当主主动动摇摇杆杆摆摆动动时时，通通过过连连杆杆带带动从动摇杆摆动。动从动摇杆摆动。应用实例：应用实例：双摇杆机构双摇杆机构港口起重机港口起重机动

11、态演示动态演示动态演示动态演示 3 3.2 2 平面连杆机构的基本类型和应用平面连杆机构的基本类型和应用电风扇摇头机构电风扇摇头机构汽车前轮转向机构汽车前轮转向机构 3 3.3 3 平面四杆机构的演化形式平面四杆机构的演化形式 在在实实际际机机械械中中，还还广广泛泛采采用用着着其其他他多多种种形形式式的的四四杆杆机机构构。这些机构可认为是由四杆机构的基本类型演化而成的这些机构可认为是由四杆机构的基本类型演化而成的。其演变的方法有：其演变的方法有：（1）改变构件的形状改变构件的形状、长度长度。（2）改变运动副的尺寸改变运动副的尺寸。（3）选不同构件为机架选不同构件为机架等。等。较为常用的演化机构

12、有较为常用的演化机构有：曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构、定块机构等曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构、定块机构等。它它们们均均属属于于滑滑块块四四杆杆机机构构，即即含含有有移移动动副副和和转转动动副副的的四四杆杆机构。机构。3 3.3 3 平面四杆机构的演化形式平面四杆机构的演化形式 曲曲柄柄滑滑块块机机构构是是由由曲曲柄柄、连连杆杆、滑滑块块及及机机架架组组成成。是是在在曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构的的基基础础上上，采采用用了了改改变变构构件件尺尺寸寸和和形形状状的的方方法法而而得得到到的的另另一一种种平平面面连连杆杆机机构构，常常用用作作回回转转运运动动与与往往复复直直线线运运动动之之间的转换

13、。间的转换。3 3.3 3.1 1 曲柄滑块机构曲柄滑块机构曲柄摇杆曲柄摇杆机构机构圆弧导轨曲柄滑块机构圆弧导轨曲柄滑块机构 3 3.3 3 平面四杆机构的演化形式平面四杆机构的演化形式 若若滑滑块块移移动动导导路路中中心心通通过过曲曲柄柄转转动动中中心心，则则称称为为对对心心曲曲柄柄滑滑块块机机构构；若若不不通通过过曲曲柄柄转转动动中中心心，则则称称为为偏偏置置曲曲柄柄滑滑块块机构，机构，e为偏心距。为偏心距。对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 偏置偏置曲柄滑块机构曲柄滑块机构 动态演示动态演示动态演示动态演示 3 3.3 3 平面四杆机构的演化形式平面四杆机构的演化形式应用实例：应用实例：机

14、构示意机构示意图图 机构机构简图简图 内燃机中的曲柄滑块机构1-曲轴；2-连杆；3-活塞 机构示意机构示意图图 机构机构简图简图 压力机中的曲柄滑块机构 1-工件；2-滑块；3-连杆；4-曲轴；5-齿轮 3 3.3 3 平面四杆机构的演化形式平面四杆机构的演化形式3 3.3 3.2 2 导杆机构导杆机构曲柄滑块曲柄滑块机构机构转动导转动导杆机构杆机构（l1l2）若若改改选选曲曲柄柄滑滑块块机机构构中中的的构构件件AB为为机机架架，则则构构件件AC将将绕绕A转转动动，而而滑滑块块将将以以构构件件AC为为导导轨轨，沿沿该该构构件件相相对对移移动动，并并一一起起绕绕A点点转转动动，构构件件AC称称为

15、为导导杆杆，而而由由此此演演化化成成的的四四杆杆机机构称为导杆机构构称为导杆机构。摆动导摆动导杆机构杆机构（l1l2）改选改选AB为机架为机架动态演示动态演示动态演示动态演示 3 3.3 3 平面四杆机构的演化形式平面四杆机构的演化形式应用实例：应用实例：简易刨床的主运动机构简易刨床的主运动机构 动态演示动态演示 牛头刨床的主运动机构牛头刨床的主运动机构 3 3.3 3 平面四杆机构的演化形式平面四杆机构的演化形式3 3.3 3.3 3 摇块机构摇块机构曲柄滑块曲柄滑块机构机构 曲曲柄柄滑滑块块机机构构中中，如如改改选选与与滑滑块块铰铰接接的的构构件件BC为为机机架架，使滑块只能摇摆不能移动，

16、则将演化成摇块机构，使滑块只能摇摆不能移动，则将演化成摇块机构，改选改选BC为机架为机架摇块摇块机构机构应用实例：应用实例：自卸汽车的翻斗机构自卸汽车的翻斗机构动态演示动态演示动态演示动态演示 3 3.3 3 平面四杆机构的演化形式平面四杆机构的演化形式3 3.3 3.4 4 定块机构定块机构 将将曲柄滑块机构中的滑块改为机架，将演化成定块机构。曲柄滑块机构中的滑块改为机架，将演化成定块机构。应用实例：应用实例：手动唧筒手动唧筒 曲柄滑块曲柄滑块机构机构改选滑块改选滑块为机架为机架动态演示动态演示定块定块机构机构 3 3.4 4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性 平平面面连连杆杆机

17、机构构具具有有传传递递和和变变换换各各种种运运动动，实实现现力力的的传传递递和和变变换换的的功功能能，前前者者称称为为平平面面连连杆杆机机构构的的运运动动特特性性，后后者者称称为为平平面面连杆机构的传力特性。连杆机构的传力特性。3 3.4 4.1 1 运动特性运动特性1铰链四杆机构存在曲柄的条件铰链四杆机构存在曲柄的条件 铰链四杆机构中有曲柄的前提是运动副中必有整转副存在。铰链四杆机构中有曲柄的前提是运动副中必有整转副存在。影响平面铰链四杆机构中曲柄存在的因素影响平面铰链四杆机构中曲柄存在的因素有：有：（1）构成四杆运动链的各构件长度构成四杆运动链的各构件长度。（2）运动链中选取的机架与其它构

18、件的相对位置运动链中选取的机架与其它构件的相对位置。下面以曲柄摇杆机构为例，讨论铰链四杆机构曲柄存在的条件。下面以曲柄摇杆机构为例，讨论铰链四杆机构曲柄存在的条件。3 3.4 4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性 设设曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构各各杆杆的的杆杆长长分分别别为为a、b、c、d，设设da，在在杆杆AB绕绕转转动动副副A转转动动过过程程中中，要要使使A成成为为整整转转副副，则则AB应应能能占占据据与与机机架架AD重重叠叠和和拉拉直直共共线线的的两两个个特特殊殊位位置置AB1和和AB2，即即可可构构成成B1C1D和和B2C2D。根根据据三三角角形形两两边边之之和和大大于于第第

19、三三边边这这一一几几何何关关系系，并并结结合合机机构构运运动的特点，可得：动的特点，可得：将上式两两相加，得：将上式两两相加，得：ac；ab；ad 3 3.4 4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性 故故四杆机构有曲柄的条件四杆机构有曲柄的条件为为：（1）最短杆与最）最短杆与最长长杆的杆的长长度之和度之和应应小于其他两杆小于其他两杆长长度之和；度之和；（2）连连架杆或机架中必有一最短杆。架杆或机架中必有一最短杆。曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构 根据上述根据上述结论结论，可得出以下推，可得出以下推论论：（1）当）当lmin+lmaxl+l时时：若以

20、最短杆的相若以最短杆的相邻邻构件构件为为机架，机架，该该机构机构为为曲柄曲柄摇摇杆机构。杆机构。若以最短杆若以最短杆为为机架，机架，该该机构机构为为双曲柄机构。双曲柄机构。若以最短杆相若以最短杆相对对的构件的构件为为机架，机架，该该机构机构为为双双摇摇杆机构。杆机构。3 3.4 4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性l1，l2，l3，l4lmax+lminl+llmin为连架杆吗？曲柄摇杆机构lmin为机架吗？双曲柄机构双摇杆机构NNNYYY铰链四杆机构基本类型的判别流程可用下面框图表示：铰链四杆机构基本类型的判别流程可用下面框图表示：（2）当）当lmin+lmaxl+l时：时：则则

21、无无论论取取哪哪个个构构件件为为机机架架，均均无无曲曲柄柄存存在在，只只能能为为双双摇摇杆机构。杆机构。3 3.4 4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性2急回运动特性急回运动特性（1）曲柄摇杆机构分析）曲柄摇杆机构分析 曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构中中，设设曲曲柄柄AB为为原原动动件件。在在曲曲柄柄以以等等角角速速度度1逆逆时时针针转转动动一一周周的的过过程程中中，两次与连杆共线。两次与连杆共线。此此时时C1D和和C2D为为摇摇杆杆的的两两个个极极限限位位置置，简简称称极极位位。其其夹夹角角称称为为最最大大摆摆角角。曲曲柄柄与与连连杆杆两两次次共共线线位位置置间间所所夹夹的的锐锐角角为

22、为极极位位夹角。夹角。当当主主动动件件曲曲柄柄AB以以等等角角速速度度1逆逆时时针针旋旋转转，从从动动件件在在正正行行程程（行行程程）C1D至至C2D和和反反行行程程（回回程程）C2D至至C1D时时C点点的的平平均均线线速速度度分分别别为为 和和 ，所所需需时时间间为为t1和和t2，对对应应曲曲柄柄的的转转角角分分别别为为1=+和和2=-，显显然然有有t1t2，即即摇摇杆杆(回回程程)的的速速度度大大于于行行程程的的速度。速度。3 3.4 4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性（2）急回运动特性）急回运动特性 构件构件返回速度大于推进速度的现象称为急回运动特性。返回速度大于推进速度的

23、现象称为急回运动特性。（3）行程速比因数）行程速比因数 通通常常用用 与与 的的比比值值K来来描描述述急急回回特特性性，K称称为为行行程程速速比比因因数。数。0，K1，有急回特性；，有急回特性；越大，越大，K越大，急回特性越明显；越大，急回特性越明显；越小，越小，K越小，急回特性越不明显；越小，急回特性越不明显；=0时，时，K=1，机构无急回特性。，机构无急回特性。机构有无急回特性，机构有无急回特性，急回特性是否急回特性是否显显著，著，取决于机构的极位取决于机构的极位夹夹角角 3 3.4 4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性 除除曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构外外，偏偏置置曲曲柄柄滑滑块

24、块机机构构、摆摆动动导导杆杆机机构构等等也也都具有急回特性。都具有急回特性。偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构摆动导杆机构摆动导杆机构 3 3.4 4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性3 3.4 4.2 2 传力特性传力特性1压力角和传动角压力角和传动角 （1）压力角）压力角 力力F与与受受力力点点的的速速度度vc方方向向之之间间所所夹夹的的锐锐角角，称称为为压压力角。力角。（2）传动角）传动角 压压力角力角的余角的余角。Ft=FcosFn=Fsin有效分力有效分力有有害害分力分力压压力力角角越越小小，或或传传动动角角越越大大，则则力力F在在vc方方向向的的有有效效分分力越大，机构的

25、力越大，机构的传传力性能越好。力性能越好。因因此此，压压力力角角或或传传动动角角的的大大小小是是衡衡量量机机构构传传力力性性能能的的重重要要标标志。志。3 3.4 4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性（3）机构具有良好传力性能的条件机构具有良好传力性能的条件 传传动动角角随随机机构构的的不不断断运运动动而而相相应应变变化化，为为保保证证机机构构有有较较好好的的传传力力性性能能，应应控控制制机机构构的的最最小小传传动动角角min。一一般般可可取取min40，重重载载高速高速场场合取合取min50。（4）最小）最小传动传动角角min的确定的确定 曲柄曲柄摇摇杆机构的杆机构的min 在在

26、曲柄整曲柄整转转一周的一周的过过程中，当曲柄程中，当曲柄转转到与机架共到与机架共线线的两的两个位置个位置时时，传动传动角将出角将出现现极极值值和和，其中，其中较较小者即小者即为为最小最小传传动动角角min。3 3.4 4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性 曲柄滑曲柄滑块块机构的最大机构的最大压压力角力角max 若若机机构构的的主主动动件件为为曲曲柄柄AB，从从动动件件为为滑滑块块C，在在曲曲柄柄与与滑滑块导块导路垂直路垂直时时，=max。摆动导摆动导杆机构的最小杆机构的最小压压力角力角min 构构件件3作作用用于于导导杆杆4上上的的力力F和和导导杆杆4上上的的C点点速速度度VC4都

27、都始始终终垂直于垂直于AC，压压力角力角始始终为终为0，传传力性能最好。力性能最好。曲柄滑块机构的曲柄滑块机构的max摆动导杆机构的摆动导杆机构的min 3 3.4 4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性2死点位置死点位置 不不管管在在主主动动件件上上作作用用多多大大的的驱驱动动力力，都都不不能能在在从从动动件件上上产产生有效分力的机构位置，称为机构的生有效分力的机构位置，称为机构的死点位置。死点位置。（1）死点位置举例）死点位置举例曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构的的死死点点位位置置摆摆动动导导杆杆机机构构的的死死点点位位置置曲柄滑块机构的死点位置曲柄滑块机构的死点位置 3 3.4 4 平

28、面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性（2）死点位置的克服）死点位置的克服 当当死死点点位位置置的的存存在在对对机机构构运运动动不不利利时时，应应尽尽量量避避免免出出现现死死点，克服死点位置的方法有：点，克服死点位置的方法有：采采用用机机构构死死点点位位置置错错位位排排列列的的办办法法，以以保保持持从动曲柄的转向不变从动曲柄的转向不变。利用飞轮惯性利用飞轮惯性 采用加大从动件惯性的方采用加大从动件惯性的方法，靠惯性帮助通过死点。法，靠惯性帮助通过死点。3 3.4 4 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性（3）死点位置的利用）死点位置的利用 在在实实际际工工程程应应用用中中，有有许许

29、多多场场合合是是利利用用死死点点位位置置来来实实现现一一定工作要求的，例如：定工作要求的，例如：工件夹紧机构工件夹紧机构飞机起落架飞机起落架动态演示动态演示动态演示动态演示 3 3.5 5 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计3 3.5 5.1 1 连杆机构设计的基本问题连杆机构设计的基本问题 连杆机构设计可归纳为下列两类问题：连杆机构设计可归纳为下列两类问题：（1）按照给定从动件的位置设计四杆机构，即位置设计。）按照给定从动件的位置设计四杆机构，即位置设计。（2）按照给定点的运动轨迹设计四杆机构，即轨迹设计。）按照给定点的运动轨迹设计四杆机构，即轨迹设计。设计方法设计方法：（1）作图法）作图

30、法：直观、清晰，简单易行，但误差较大直观、清晰，简单易行，但误差较大。（2）实实验验法法：适适用用于于运运动动要要求求较较复复杂杂的的四四杆杆机机构构的的初初步步设设计计，但工作较繁琐。但工作较繁琐。（3）解解析析法法：可可得得到到较较准准确确的的结结果果并并具具有有较较高高的的精精度度，但但计计算求解较麻烦。算求解较麻烦。本节主要介绍本节主要介绍采用采用作图法设计四杆机构。作图法设计四杆机构。3 3.5 5 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计3 3.5 5.2 2 按给定的连杆位置设计四杆机构按给定的连杆位置设计四杆机构1按给定连杆的两个位置设计四杆机构按给定连杆的两个位置设计四杆机构 设

31、设已已知知连连杆杆BC的的长长度度和和预预定定要要占占据据的的两两个个位位置置B1C1和和B2C2，设计设计此四杆机构此四杆机构。设设计计分分析析：该该设设计计的的主主要要问问题题是是如如何何确确定定铰铰链链A和和D的的位位置置，从而确定除从而确定除连连杆外其它三个构件的杆外其它三个构件的长长度。度。设计设计步步骤骤：（1）选选取取适适当当的的比比例例尺尺L，绘绘出出给给定定连连杆杆的的两两个个位位置置B1C1和和B2C2。（2）分分别别连连接接B1B2、C1C2，并并作作直直线线段段B1B2和和C1C2的的垂垂直直平平分分线线b12和和c12。（3）两固定）两固定铰链铰链A、D可分可分别别在

32、在b12和和c12上任取。上任取。3 3.5 5 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计 （4）连连接接AB1C1D或或AB2C2D即即为为所求的四杆机构。所求的四杆机构。（5）从从图图中中量量取取各各杆杆的的长长度度再再乘乘以以比比例例尺尺L，就就得得到到实实际长际长度度。有无穷多解有无穷多解 3 3.5 5 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计2按给定连杆的按给定连杆的三三个位置设计四杆机构个位置设计四杆机构 设设已已知知连连杆杆BC的的长长度度和和依依次次占占据据的的三三个个位位置置B1C1、B2C2、B3C3。确确定定满满足足上上述述条条件件的的铰铰链链四四杆杆机机构构中中其其它它各各杆

33、杆件件的的长长度度和位置。和位置。设设计计分分析析：显显然然B点点的的运运动动轨轨迹迹是是由由B1、B2、B3三三点点所所确确定定的的圆圆弧弧，C点点的的运运动动轨轨迹迹是是由由C1、C2、C3三三点点所所确确定定的的圆圆弧弧，分分别别找找出出这这两段两段圆圆弧的弧的圆圆心心A和和D，也就完成了此四杆机构的，也就完成了此四杆机构的设计设计。设计设计步步骤骤：（1）确定比例尺）确定比例尺L，画出，画出给给定定连连杆的三个位置。杆的三个位置。（2）连连接接B1B2、B2B3，分分别别作作直直线线段段B1B2和和B2B3的的垂垂直直平平分分线线b12和和b23，两两垂垂直直平平分分线线的的交交点点A

34、即即为为B1、B2、B3三三点点所所确确定定圆圆弧的弧的圆圆心。心。3 3.5 5 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计 有唯一解有唯一解 （3）连连接接C1C2、C2C3，分分别别作作直直线线段段C1C2和和C2C3的的垂垂直直平平分分线线c12、c23，两两平平分分线线交交于于点点D，D点点即即为为C1、C2、C3三三点点所所确确定定圆圆弧的弧的圆圆心。心。（4）连连接接AB1C1D（或（或AB2C2D）即得所求的四杆机构。）即得所求的四杆机构。（5）从从图图中中量量取取各各杆杆的的长长度度再再乘乘以以比比例例尺尺L，就就得得到到实实际际构构件件长长度尺寸。度尺寸。3 3.5 5 平面连杆

35、机构的设计平面连杆机构的设计3 3.5 5.3 3 按给定的行程速比因数按给定的行程速比因数K设计四杆机构设计四杆机构1曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 设设已已知知行行程程速速比比因因数数K，摇摇杆杆长长度度为为lCD，最最大大摆摆角角为为，试用作图法设计此曲柄摇杆机构。试用作图法设计此曲柄摇杆机构。设设计计分分析析：该该设设计计的的实实质质是是确确定定铰铰链链中中心心A点点的的位位置置，然然后定出其他三杆的尺寸。后定出其他三杆的尺寸。设计设计步步骤骤：（1）由速比因数）由速比因数K计算极位夹角计算极位夹角。（2）作）作摇摇杆的极限位置。杆的极限位置。（3）求曲柄铰链中心）求曲柄铰链中心A。（4）求

36、曲柄和）求曲柄和连连杆的杆的铰链铰链中心中心B。（5）计计算各杆的算各杆的实际长实际长度。度。有无穷多解有无穷多解 3 3.5 5 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计2曲柄滑块机构曲柄滑块机构 设设已已知知曲曲柄柄滑滑块块机机构构的的行行程程速速比比因因数数K、滑滑块块行行程程H和和偏偏距距e，试设计此机构。，试设计此机构。设设计计分分析析：与与上上例例分分析析方方法法类类似似，可可把把曲曲柄柄滑滑块块机机构构中中的的行行程程H视视为为曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构中中摇杆无限长时摇杆无限长时C点摆过的弦长点摆过的弦长。设计设计步步骤骤：（1）求极位夹角）求极位夹角。（2）作）作出滑块出滑块的的两

37、个两个极限位置。极限位置。（3）求曲柄铰链中心）求曲柄铰链中心A。（4）按按与与曲曲柄柄摇摇杆杆机机构构相相同同的的方法，确定曲柄和连杆的长度方法，确定曲柄和连杆的长度。3 3.5 5 平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计3导杆机构导杆机构 已已知知摆摆动动导导杆杆机机构构中中机机架架的的长长度度为为lAD，行行程程速速比比因因数数为为K，试设计该机构。试设计该机构。设设计计分分析析：导导杆杆机机构构的的极极位位夹夹角角等等于于导导杆杆的的摆摆角角，所所需需确确定定的的尺寸是曲柄长度尺寸是曲柄长度lAC。设计设计步步骤骤：（1）求极位夹角求极位夹角（即摆角（即摆角）。）。（2）作）作出导杆出导

38、杆的的两个两个极限位置。极限位置。（3）求曲柄铰链中心）求曲柄铰链中心A。（4）过过A点点作作导导杆杆任任一一极极限限位位置置的的垂垂直直线线AC1(或或 AC2)，量量出出AC的的长长度度，按照相应比例尺按照相应比例尺L换算实际距离换算实际距离lAC。有唯一解有唯一解 3 3.6 6 平面多杆机构简介平面多杆机构简介 与与四四杆杆机机构构相相比比，多多杆杆机机构构具具有有某某些些独独特特的的运运动动规规律律和和作作用，一般可实现以下要求用，一般可实现以下要求:插齿机主传动机构插齿机主传动机构肘杆机构肘杆机构1改变从动件的运动特性改变从动件的运动特性 2可获得较大的机械增益可获得较大的机械增益

39、 3 3.6 6 平面多杆机构简介平面多杆机构简介 3扩大机构从动件的行程扩大机构从动件的行程 钢料推送装置钢料推送装置课后习题答案课后习题答案一、判断题一、判断题1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.二、选择题二、选择题1.B 2.B 3.A 4.C 5.C 6.B 7.C 8.A 9.D 10.C11.B 12.C 13.D 14.A 15.A 16.C 17.B 18.C 19.A 20.C三、综合题三、综合题 1.连连杆杆机机构构是是用用转转动动副副和和移移动动副副将将构构件件相相互互联联接接而而成成，用用以实现运动变换和动力传递的机构。以实现运动变换和动力传递的机构。其其主主要要

40、优优点点:（1）能能够够进进行行多多种种运运动动形形式式的的转转换换。（2）运运动动副副一一般般均均为为低低副副。两两构构件件之之间间为为面面接接触触，接接触触表表面面是是圆圆柱柱面面或或平平面面，单单位位面面积积上上的的压压力力较较小小，制制造造容容易易，磨磨损损较较慢慢，可可承受较大载荷。承受较大载荷。（3）具有丰富的连杆曲线。在连杆机构中，）具有丰富的连杆曲线。在连杆机构中，课后习题答案课后习题答案 连连杆杆上上各各点点的的轨轨迹迹是是各各种种不不同同形形状状的的曲曲线线，其其形形状状随随着着各各构构件件相相对长对长度的改度的改变变而改而改变变，可，可满满足不同足不同轨轨迹的迹的设计设计

41、要求。要求。主主要要缺缺点点有有:（1）连连接接处处的的间间隙隙造造成成的的积积累累误误差差较较大大。（2）连连杆杆机机构构运运动动时时产产生生惯惯性性力力，不不适适用用于于高高速速场场合合。（3）设计设计方法比方法比较较复复杂杂，难难以以实现实现精确的精确的轨轨迹。迹。2.摇摇杆杆(回回程程)的的速速度度大大于于行行程程的的速速度度，这这种种返返回回速速度度大大于于推推进进速速度度的的现现象象称称为为急急回回特特性性。工工程程上上常常用用从从动动件件往往返返速速度度的的比比值值K来来表表示示急急回回特特性性的的显显著著程程度度，比比值值K即即为为行行程程速速度度系系数数。曲柄与曲柄与连连杆两

42、次共杆两次共线线位置位置间间所所夹夹的的锐锐角角称称为为极位极位夹夹角。角。当当0时时，K1，机机构构有有急急回回特特性性；越越大大，K值值越越大大，急急回回特特性性越越明明显显；越越小小，K值值越越小小，急急回回特特性性越越不不明明显显；=0时时，K=1，机构无急回特性。，机构无急回特性。课后习题答案课后习题答案 3.忽忽略略摩摩擦擦时时的的力力F与与受受力力点点的的速速度度vc方方向向之之间间所所夹夹的的锐锐角角，称称为为压压力力角角。在在连连杆杆设设计计中中，为为了了便便于于观观察察和和度度量量，习习惯惯用用压压力力角角的的余余角角（即即连连杆杆和和从从动动件件所所夹夹的的锐锐角角的的对

43、对顶顶角角）来判断其来判断其传传力性能，故将力性能，故将称称为传动为传动角。角。因因=90-，所以，所以越小，越小，越大，越大，对对机构的机构的传动传动越有利。越有利。4.平平面面连连杆杆机机构构的的设设计计方方法法有有作作图图法法、实实验验法法和和解解析析法法等等。作作图图法法直直观观、清清晰晰，简简单单易易行行，但但误误差差较较大大，随随着着计计算算机机技技术术的的发发展展，借借助助辅辅助助设设计计软软件件，不不仅仅能能保保留留作作图图法法的的传传统统优优点点，还还能能克克服服精精度度低低的的缺缺点点。实实验验法法适适用用于于运运动动要要求求较较复复杂杂的的四四杆杆机机构构的的初初步步设设

44、计计，但但工工作作较较繁繁琐琐。采采用用解解析析法法可可得得到到较较准准确确的的结结果并具有果并具有较较高的精度，但高的精度，但计计算求解算求解较较麻麻烦烦。课后习题答案课后习题答案 5.解解（1）若若杆杆AB是是机机构构的的主主动动件件，AD为为机机架架：由由于于 lAB+lAD=25+100=125mm lBC+lCD=90+75=165mm，满满足足杆杆长长之之和和的的条条件件，主主动动件件AB为为最最短短构构件件，AD为为机机架架，将将得得到到曲曲柄柄摇摇杆杆机构。机构。（2）同同上上，机机构构满满足足杆杆长长之之和和条条件件，最最短短构构件件AB为为机机架架，与其相与其相邻邻的杆的杆

45、BC为为主主动动件，将得到双曲柄机构。件，将得到双曲柄机构。（3）若杆）若杆BC是主是主动动件，件，CD为为机架，将得到双机架，将得到双摇摇杆机构。杆机构。6.解解 如如果果机机构构尺尺寸寸不不满满足足杆杆长长条条件件，则则机机构构必必为为双双摇摇杆杆机机构。构。（1）若）若lAB为为最短杆，最短杆，则则 故故 （2）若）若lAB为为最最长长杆，杆，则则 故故 （3）若）若lAB既不是最短杆，也不是最既不是最短杆，也不是最长长杆，杆，则则 故故 课后习题答案课后习题答案 若要保若要保证证机构成立，机构成立，则应则应有有 故当故当该该机构机构为为双双摇摇杆机构杆机构时时,lAB的取的取值值范范围

46、为围为 和和 7.各四杆机构的压力角各四杆机构的压力角和传动角和传动角如下图所示。如下图所示。课后习题答案课后习题答案 （a）：）：=0，=90 （始终），机构无死点。（始终），机构无死点。（b）：）：当当=0，即，即1、3两构件垂直时，为死点位置。两构件垂直时，为死点位置。（c）：）：=90，=0，该位置即为死点位置。，该位置即为死点位置。（d）：当当1、2两两构构件件共共线线时时，=0，为为死死点点位位置置（有有两两位置），即位置），即1、2拉直共线和重叠共线。拉直共线和重叠共线。8.参参考考3.5.3 按按给给定定的的行行程程速速比比系系数数K设设计计四四杆杆机机构构中中的的内容内容进进行行设计设计。9同上。同上。(略）略）