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1、精密机械设计基础,第五讲 平面连杆机构,内 容 提 示,平面连杆机构的特点铰链四杆机构的基本形式及其演化平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念平面四杆机构的设计,若干刚性构件通过低副联接而成的机构，称为连杆机构。,5-1 平面连杆机构的特点,5-1 平面连杆机构的特点,只用于速度较低的场合。,1、能实现多种运动形式。如：转动，摆动，移动，平面运动,2、运动副为低副：,面接触：承载能力大；便于润滑。寿命长,几何形状简单便于加工，成本低。,3、缺点：,只能近似实现给定的运动规律；,设计复杂；,重点：平面四杆机构的基本表示形式及其设计,5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化,铰链四杆机构,AD：机
2、架AB、CD：连架杆BC：连杆,连架杆：定轴转动连 杆：平面一般运动,所有运动副均为转动副的平面四杆机构。,5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化,1 曲柄摇杆机构,AB：曲柄CD：摇杆,5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化,2 双曲柄机构,AB：曲柄CD：曲柄,5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化,AB：摇杆CD：摇杆,3 双摇杆机构,5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化,转动副转化为移动副,5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化,偏置曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化,取不同构件作机架,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构,曲柄摇杆机构,5-2 铰
3、链四杆机构的基本形式及其演化,曲柄摇块机构,摆动导杆机构,曲柄摇杆机构,变换构件的形态,5-2 铰链四杆机构的基本形式及其演化,扩大运动副尺寸,5-3 平面四杆机构的工作特性,设计：潘存云,l4-l1,l2(l4 l1)+l3,则由BCD可得：,则由B”C”D可得：,l1+l4 l2+l3,l3(l4 l1)+l2,AB为最短杆,l1+l2 l3+l4,将以上三式两两相加得：l1 l2,l1 l3,l1 l4,l1+l3 l2+l4,5-3 平面四杆机构的工作特性,2.连架杆或机架之一为最短杆。,曲柄存在的条件：,1.最长杆与最短杆的长度之和应其他两杆长度之和称为杆长条件。,若以最短杆件为机架
4、，则构成双曲柄机构；若以最短杆件相对的杆为机架，则构成双摇杆机构；若以最短杆任一相邻杆为机架，则构成曲柄摇杆机构,AD杆为最短杆(0AD 20),例1 已知铰链四杆机构ABCD，其中AB20mm，BC50mm，CD40mm,AD为机架。改变AD杆长，分析机构的类型变化。,机构有整转副的条件：AD50 2040,AD10mm,最长杆,整转副,整转副,最短杆,双曲柄机构,AD杆长介于最短杆与最长杆之间(20AD50),机构有整转副的条件：2050 AD40,AD30mm,最短杆,最长杆,整转副,整转副,曲柄摇杆机构,AD杆为最长杆(50 AD110),机构有整转副的条件：AD204050,最长杆,
5、最短杆,AD70mm,整转副,整转副,曲柄摇杆机构,当10AD30和70AD110时，由于不满足杆长条件，机构无整转副，为双摇杆机构。,5-3 平面四杆机构的工作特性,表示回程所用时间小于工作行程所用时间,在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。,当曲柄以逆时针转过180+时，摇杆从C1D位置摆到C2D。,所花时间为t1,平均速度为V1,那么有：,此两处曲柄之间的夹角称为极位夹角。,5-3 平面四杆机构的工作特性,曲柄以继续转过180-时,摇杆从C2D,位置摆到C1D,所花时间为t2,平均速度为V2,那么有：,显然：t1 t2 V2 V1,摇杆的这种特性称为急
6、回运动。,称K为行程速比系数。,且越大，K值越大，急回性质越明显。,只要 0，就有 K1,设计新机械时，往往先给定K值，于是:,5-3 平面四杆机构的工作特性,5-3 平面四杆机构的工作特性,5-3 平面四杆机构的工作特性,压力角 a：受力方向和运动方向所夹的锐角,传动角 g：压力角的余角,5-3 平面四杆机构的工作特性,5-3 平面四杆机构的工作特性,5-3 平面四杆机构的工作特性,5-3 平面四杆机构的工作特性,所谓死点位置就是指从动件的传动角等于零或者压力角等于90时机构所处的位置。,如何确定机构的死点位置？,分析B、C点的压力角,5-3 平面四杆机构的工作特性,5-3 平面四杆机构的工作特性,g,=0 a=90,有效分力等于零,摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时,避免措施,曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点,无死点存在,曲柄摇杆机构（摇杆为主动件）的死点,5-3 平面四杆机构的工作特性,飞机起落架,
