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1、模块8 平面连杆机构机械设计基础（第四版）机械设计基础（第四版） 模块模块8 8 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础模块模块8 8 平面连杆机构平面连杆机构8.1 8.1 概述概述8.8.2 2 平面连杆机构及其应用平面连杆机构及其应用8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础 8.1 8.1 概述概述平面连杆机构组成：平面连杆机构组成：若干构件和低副。若干构件和低副。典型机构：典型机构：平面四杆机构。平面四杆机构。优点：优点：可以实现预期的运动规律及位置、轨迹等要求；低副
2、为可以实现预期的运动规律及位置、轨迹等要求；低副为面接触，压强小，易于润滑，便于加工。面接触，压强小，易于润滑，便于加工。缺点：缺点：有些构件所产生的惯性力难以平衡，高速时将引起较大有些构件所产生的惯性力难以平衡，高速时将引起较大的振动和动载荷。的振动和动载荷。作用：作用：与机械的工作部分相连，起执行和控制作用。与机械的工作部分相连，起执行和控制作用。 机械设计基础机械设计基础8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构连架杆：连架杆：与机架与机架4相连的构件相连的构件1和和3连杆：连杆：不与机架相连的构件不与机架相连的构件2曲柄：曲柄：连架杆相对于机架能作连架杆相对于机架能作整周转动整周转动摇杆
3、：摇杆：连架杆相对于机架不能连架杆相对于机架不能作整周转动作整周转动 机械设计基础机械设计基础v基本形式基本形式两连架杆中曲柄的数目两连架杆中曲柄的数目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8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础1. 1. 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 定义：定义：两连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构。两连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构。作用作用1：（1） 将将主动曲柄主动曲柄的连续转动，转换为的连续转动，转换为从动摇杆从动摇杆的往复摆动的往复摆动应用实例应用实例油田抽油机的驱动机构油田抽油机的驱动机构汽车雨刮器汽车雨刮器
4、搅拌机搅拌机8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础抽油机驱动机构抽油机驱动机构 8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础作用作用2 2：（2）将）将主动摇杆主动摇杆的往复摆动，转换为的往复摆动，转换为从动曲柄从动曲柄的连续转动的连续转动应用实例应用实例缝纫机的踏板机构缝纫机的踏板机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础2. 2. 双曲柄机构双曲柄机构定义：定义：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。特点：特点：主动曲柄等
5、速转动，从动曲柄一般为变速转动。主动曲柄等速转动，从动曲柄一般为变速转动。分类分类曲柄转向曲柄转向平行四边形机构平行四边形机构逆平行四边形机构逆平行四边形机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础2. 2. 双曲柄机构双曲柄机构 应用实例：应用实例：插床六杆机构插床六杆机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础平行四边形机构平行四边形机构定义：定义：连杆与机架的长度相等、两个曲柄长度相等且转向连杆与机架的长度相等、两个曲柄长度相等且转向相同的双曲柄机构。相同的双曲柄机构。特点：特点：从动曲柄与主动曲柄转速相同，连杆作平动。从动曲柄与主动曲
6、柄转速相同，连杆作平动。平行四边形机构平行四边形机构 8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础应用：应用：常用于多个平行轴间的传动，如多头铣、多头钻等机械加工装常用于多个平行轴间的传动，如多头铣、多头钻等机械加工装置以及摄影平台升降机构。置以及摄影平台升降机构。摄影平台升降机构摄影平台升降机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础逆平行四边形机构逆平行四边形机构定义：定义：连杆与机架的长度相等、两个曲柄长度相等但转向相连杆与机架的长度相等、两个曲柄长度相等但转向相反的双曲柄机构。反的双曲柄机构。特点：特点：从动曲柄作变速转动，连杆作平面运动
7、。从动曲柄作变速转动，连杆作平面运动。逆平行四边形机构逆平行四边形机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础应用：应用：车门启闭机构车门启闭机构。车门启闭机构车门启闭机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础逆平行双曲柄机构逆平行双曲柄机构定义：定义：对边平行但不相等对边平行但不相等特点：特点：主、从动曲柄转向相反。主、从动曲柄转向相反。 8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础3. 3. 双摇杆机构双摇杆机构定义：定义：两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构。两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构。作用作用1 1：将将主动摇杆
8、主动摇杆的往复摆动，经连杆转变为的往复摆动，经连杆转变为从动摇杆从动摇杆的往的往复摆动。复摆动。应用实例应用实例港口起重机的变幅机构港口起重机的变幅机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础起重机变幅机构起重机变幅机构 8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础3. 3. 双摇杆机构双摇杆机构定义：定义：两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构。两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构。作用作用2：将将主动连杆主动连杆的整周转动，的整周转动，转变为转变为两从动摇杆两从动摇杆的往复摆动。的往复摆动。应用实例应用实例电扇摇头机构电扇摇头机构8.2 8.2 平面连杆机
9、构平面连杆机构电扇摇头机构电扇摇头机构 机械设计基础机械设计基础二、二、铰链四杆机构类型的判定铰链四杆机构类型的判定 铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于各构件长度之间的关铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于各构件长度之间的关系。分析表明，连架杆成为曲柄必须满足下列两条件：系。分析表明，连架杆成为曲柄必须满足下列两条件：杆长和条件杆长和条件最长杆与最短杆长度之和，小于或等于其最长杆与最短杆长度之和，小于或等于其余两杆长度之和。余两杆长度之和。最短杆条件最短杆条件连架杆与机架两者之一为最短杆。连架杆与机架两者之一为最短杆。8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础注意注意杆长
10、和条件杆长和条件满足满足（最短杆）（最短杆）连架杆连架杆机架机架连杆连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不满足不满足双摇杆机构双摇杆机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础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类型的判别关键在于：机构中有无曲柄，有几个曲柄类型的判别关键在于：机构中有无曲柄，有几个曲柄有无曲柄在于：机构中各构件的相对位置及最短杆所处的位置有无曲柄在于：机构中各构件的相对位置及最短杆所处的位置8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设
11、计基础机械设计基础8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础三、含有一个移动副的四杆机构三、含有一个移动副的四杆机构1. 1. 曲柄滑块机构曲柄滑块机构组成组成曲柄曲柄连杆连杆滑块滑块机架机架分类分类对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础三、含有一个移动副的四杆机构三、含有一个移动副的四杆机构1. 1. 曲柄滑块机构曲柄滑块机构组成组成曲柄曲柄连杆连杆滑块滑块机架机架分类分类偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构特点：特点：滑块上转动副中心的移动方位线通
12、过曲柄转动中心。滑块上转动副中心的移动方位线通过曲柄转动中心。8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础三、含有一个移动副的四杆机构三、含有一个移动副的四杆机构1. 1. 曲柄滑块机构曲柄滑块机构组成组成曲柄曲柄连杆连杆滑块滑块机架机架分类分类特点：特点：与曲柄转动中心有偏心距与曲柄转动中心有偏心距e e。对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构8.2
13、8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础1. 1. 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 将主动滑块的往复直线运动，经连杆转换为从动曲柄的将主动滑块的往复直线运动，经连杆转换为从动曲柄的连续转动。连续转动。作用作用 将主动曲柄的连续转动，经连杆转变为从动滑块的往复将主动曲柄的连续转动，经连杆转变为从动滑块的往复直线运动。直线运动。应用应用内燃机等。内燃机等。往复式气体压缩机、往复式液体泵。往复式气体压缩机、往复式液体泵。8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础2. 2. 摇杆滑块机构摇杆滑块机构 图中图中,摇杆滑块机构的组成：摇杆滑块机构的组成：构件构件3 机架
14、机架AC 滑块滑块应用：应用：手摇唧筒或双作用式水泵等机械中。手摇唧筒或双作用式水泵等机械中。8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础手摇唧筒手摇唧筒8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础3. 曲柄摇块机构曲柄摇块机构BC 机架机架滑块只能绕滑块只能绕C点摆动点摆动图中，曲柄摇块机构的组成：图中，曲柄摇块机构的组成：8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础图图 8-2-14 曲柄摇块机构曲柄摇块机构 8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础3. 曲柄摇块机构曲柄摇块机构应用：应用：汽车吊车
15、等摆动缸式气、液动机构中。汽车吊车等摆动缸式气、液动机构中。BC 机架机架滑块只能绕滑块只能绕C点摆动点摆动图中，曲柄摇块机构的组成：图中，曲柄摇块机构的组成：8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础图图 8-2-15 汽车吊车汽车吊车 8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础4. 导杆机构导杆机构AB机架机架BC曲柄曲柄3沿沿4移动并作平面运动移动并作平面运动分类分类曲柄转动导杆机构曲柄转动导杆机构l1 l2，导杆，导杆4能作整周转动能作整周转动图中，曲柄导杆机构的组成：图中，曲柄导杆机构的组成：8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机
16、械设计基础机械设计基础图图 8-2-16 曲柄转动导杆机构曲柄转动导杆机构 8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础4. 导杆机构导杆机构AB机架机架BC曲柄曲柄3沿沿4移动并作平面运动移动并作平面运动分类分类曲柄转动导杆机构曲柄转动导杆机构l1 l2，导杆，导杆4能作整周转动能作整周转动简易刨床简易刨床插床插床回转泵回转泵图中，曲柄导杆机构的组成：图中，曲柄导杆机构的组成：8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础图图8-2-17 简易刨床的导杆机构简易刨床的导杆机构 8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础4. 导
17、杆机构导杆机构AB机架机架BC曲柄曲柄3沿沿4移动并作平面运动移动并作平面运动分类分类曲柄转动导杆机构曲柄转动导杆机构l1 l2，导杆，导杆4能作整周转动能作整周转动简易刨床简易刨床插床插床回转泵回转泵l1l2，导杆，导杆4只能作摆动只能作摆动曲柄摆动导杆机构曲柄摆动导杆机构图中，曲柄导杆机构的组成：图中，曲柄导杆机构的组成：8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础图图 8-2-18 曲柄摆动导杆机构曲柄摆动导杆机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础4. 导杆机构导杆机构AB机架机架BC曲柄曲柄3沿沿4移动并作平面运动移动并作平面运动分
18、类分类曲柄转动导杆机构曲柄转动导杆机构l1 l2，导杆，导杆4能作整周转动能作整周转动简易刨床简易刨床插床插床回转泵回转泵l1l2，导杆，导杆4只能作摆动只能作摆动曲柄摆动导杆机构曲柄摆动导杆机构图中，曲柄导杆机构的组成：图中，曲柄导杆机构的组成：牛头刨床牛头刨床插床插床8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础图图 8-2-19 牛头刨床的导杆机构牛头刨床的导杆机构8.2 8.2 平面连杆机构平面连杆机构 机械设计基础机械设计基础作用对象：作用对象：插床、刨床等单向工作的机械。插床、刨床等单向工作的机械。目的：目的：缩短刀具非切削时间、提高生产率。缩短刀具非切削时间、
19、提高生产率。实现机构：实现机构：某些平面四杆机构能实现这一要求。某些平面四杆机构能实现这一要求。 一、急回特性一、急回特性定义：定义：当主动件等速转动时，作往复运动的从动件在返回行当主动件等速转动时，作往复运动的从动件在返回行程中的平均速度大于工作行程中的平均速度的特性。程中的平均速度大于工作行程中的平均速度的特性。8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础图图 8-3-1 急回特性分析急回特性分析 8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础 由图由图8-3-1知，急回特性的程度，可用知，急回特性的程度，可
20、用v2 和和v1的比值的比值K来表达，来表达，K 称为称为行行程速度变化系数程速度变化系数，即，即 可见，行程速度变化系数与可见，行程速度变化系数与有关。有关。（8-3-1） 是从动件摇杆处于两极限位置时，相应的曲柄位置线所夹的锐角，是从动件摇杆处于两极限位置时，相应的曲柄位置线所夹的锐角，称为称为极位夹角极位夹角。8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础越大，急回特性越明显，但机构的传动平稳性下降。越大，急回特性越明显，但机构的传动平稳性下降。00K1 机构具有急回特性机构具有急回特性=00K=1 机构无急回特性机构无急回特性通常取通常取K=1.
21、22.0。注意注意8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构 曲柄滑块机构，当偏心距曲柄滑块机构，当偏心距e=0时，时， =0，K=1，机构无急回特性；，机构无急回特性；当偏心距当偏心距e 0时，时，0，则，则K1，机构有急回特性，机构有急回特性。8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础二、传力特性二、传力特性 1. 压力角与传动角压力角与传动角传动角：传动角：压力角压力角的余角的余角。压力角：压力角：图中，主动件曲柄经连杆传图中，主动件曲柄经连杆传递到从动件摇杆上递到从动
22、件摇杆上C点的力点的力F，与首力点，与首力点运动速度运动速度vC 之间所夹锐角之间所夹锐角。压力角压力角和传动角和传动角在机构运动过程中是变化的。在机构运动过程中是变化的。注意注意如不考虑构件的重量和摩擦力，可将如不考虑构件的重量和摩擦力，可将F分解可得推动摇杆的有效分力分解可得推动摇杆的有效分力Ft=Fcos ，只能产生摩擦阻力的有害分力只能产生摩擦阻力的有害分力Fr=Fsin 。8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础 因此，压力角不能太大或传动角不能太小，规定工作行程中的最因此，压力角不能太大或传动角不能太小，规定工作行程中的最小传动角小传动
23、角min40o50o。压力角压力角传动角传动角机构的传动愈有利机构的传动愈有利或或压力角压力角或或传动角传动角降低传动效率降低传动效率8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础为了保证机构的正常传动，必须规定最小传动角的下限；否则，当传动为了保证机构的正常传动，必须规定最小传动角的下限；否则，当传动角太小时，传力性能太差，甚至会使机构出现自锁现象。通常应使传动角太小时，传力性能太差，甚至会使机构出现自锁现象。通常应使传动角的最小值角的最小值 minmin ，一般，一般 4040o o5050o o。8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的
24、基本特性 机械设计基础机械设计基础8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础图图2-20 2-20 曲柄摇杆机构的压力角和传动角曲柄摇杆机构的压力角和传动角8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础2. 2. 死点位置死点位置 如图所示，若曲柄摇杆机构以摇杆为主动件，而曲柄为从动件。如图所示，若曲柄摇杆机构以摇杆为主动件，而曲柄为从动件。8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础 当机构处于图中双点划线所示的两个位置之一时，由于摇杆处于极限位置，当机构处于图中双点
25、划线所示的两个位置之一时，由于摇杆处于极限位置，连杆与曲柄共线，摇杆经连杆传递到曲柄上的作用力，刚好通过曲柄回转中心，连杆与曲柄共线，摇杆经连杆传递到曲柄上的作用力，刚好通过曲柄回转中心，=00，无法使曲柄转动，出现，无法使曲柄转动，出现“顶死顶死”现象，机构的这个位置称为现象，机构的这个位置称为死点位置死点位置。危害：危害：常使机构从动件无法运动或出现运动不确定现象。常使机构从动件无法运动或出现运动不确定现象。解决方法：解决方法：在曲柄上安装飞轮，利用惯性闯过死点位置。在曲柄上安装飞轮，利用惯性闯过死点位置。应用：应用：飞机起落架、折叠式家具等。飞机起落架、折叠式家具等。8.3 8.3 平面
26、四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础图图 8-3-2飞机起落架机构飞机起落架机构 8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础a)a)松开松开b)b)夹紧夹紧夹紧机构夹紧机构8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础缝纫机8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础三、连杆曲线三、连杆曲线定义：定义：在平面连杆机构中，连杆上任一点的轨迹。在平面连杆机构中，连杆上任一点的轨迹。作用：作用：完成预期工艺动作或预期运动规律。完成预期工艺动作或预
27、期运动规律。图图 8-3-3 连杆曲线连杆曲线8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础三、连杆曲线三、连杆曲线 利用连杆上利用连杆上C点的运动轨迹，使滑块点的运动轨迹，使滑块D图示位置有短时的停图示位置有短时的停止，以便装料。止，以便装料。定义：定义：在平面连杆机构中，连杆上任一点的轨迹。在平面连杆机构中，连杆上任一点的轨迹。作用：作用：完成预期工艺动作或预期运动规律。完成预期工艺动作或预期运动规律。应用实例：应用实例：压包机构。压包机构。原理原理注意注意连杆曲线的形状，取决于机构的类型、构件的尺寸及点在连连杆曲线的形状，取决于机构的类型、构件的尺
28、寸及点在连杆上的位置。在杆上的位置。在四连杆机构图谱四连杆机构图谱中，可查阅到各种形状中，可查阅到各种形状的连杆曲线。的连杆曲线。8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础图图 8-3-4 压包机构压包机构8.3 8.3 平面四杆机构的基本特性平面四杆机构的基本特性 机械设计基础机械设计基础方法方法解析法解析法实验法实验法图解法图解法方法复杂，精度高。方法复杂，精度高。 按给定点轨迹进行尺度综合。按给定点轨迹进行尺度综合。 简明、直观，精度稍差。简明、直观，精度稍差。定义：定义：按照从动件预定要求的位置、运动规律或点的轨迹等按照从动件预定要求的位置、
29、运动规律或点的轨迹等条件，确定四杆机构运动学尺寸的过程。条件，确定四杆机构运动学尺寸的过程。 8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础设计分析：设计分析：铰链和位置已知，固定铰铰链和位置已知，固定铰链和未知。铰链和轨链和未知。铰链和轨迹为圆弧，其圆心分别为点迹为圆弧，其圆心分别为点和。和分别在和。和分别在B1B和和C1C的垂直平分线上。的垂直平分线上。 一、按照连杆的预定位置进行尺度综合一、按照连杆的预定位置进行尺度综合8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四
30、杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础 分析：分析：如图所示，由于连杆在依次占据预定位置的过程中，如图所示，由于连杆在依次占据预定位置的过程中，B、C点的轨迹为圆弧，故图解法的实质是已知圆弧上三点求圆心。点的轨迹为圆弧，故图解法的实质是已知圆弧上三点求圆心。8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础尺度综合步骤如下：尺度综合步骤如下： 1）选择适当的比例尺）选择适当的比例尺 l，绘出连杆三个预定位置：，绘出连杆三个预定位置：B1C1、B2C2、B3C3。 2）求铰链点）求铰链点A、D。连接。连接B1B2和和B2B3，分别作中垂线，分别作中垂线 b
31、12 和和 b23，交点即为铰链，交点即为铰链 A 的中心；同理可得铰链的中心；同理可得铰链 D 的中心。的中心。 3）连接）连接AB3、C3D 和和 AD 则则 AB3C3D 即为所求得四杆机即为所求得四杆机构。各构件实际长度分别为构。各构件实际长度分别为，。8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础 有时仅给出连杆的两个预定位置，这样，铰链有时仅给出连杆的两个预定位置，这样，铰链 A、D 的中的中心可分别在心可分别在 b12 或或 c12上取任意点，得到无数解。上取任意点，得到无数解。注意注意 实际上，要结合结构、最小传动角、铰链四杆机构的形式实
32、际上，要结合结构、最小传动角、铰链四杆机构的形式所限定的相对尺寸条件等方面的要求，综合考虑确定。所限定的相对尺寸条件等方面的要求，综合考虑确定。8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础 二、按照给定的两连架杆的对应位置进行尺度综合二、按照给定的两连架杆的对应位置进行尺度综合 已知铰链四杆机构中连架杆已知铰链四杆机构中连架杆1顺时针依次转过角顺时针依次转过角12、13时，连架杆时，连架杆3相应地顺相应地顺时针依次转过角时针依次转过角12、13，如图，如图a所示，要求确定该四杆机构各构件的尺寸。所示，要求确定该四杆机构各构件的尺寸。 分析：分析：两连架
33、杆角位移的两连架杆角位移的对应关系只与各构件的相对对应关系只与各构件的相对长度有关，故可根据实际结长度有关，故可根据实际结构情况，适当选取机架构情况，适当选取机架4的长的长度度lAD和连架杆和连架杆1的长度的长度lAB。因。因此，解题的关键是求出连架此，解题的关键是求出连架杆杆3上另一个铰链中心上另一个铰链中心C1。 8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础尺度综合步骤如下：尺度综合步骤如下： （1）选择适当的比例尺）选择适当的比例尺 l，绘出机架位置，绘出机架位置 AD 和连架杆和连架杆 1的第一个的第一个位置位置 AB1，然后作，然后作B1AB
34、2=12，B1AB3=13，则，则 AB2、AB3为连架杆为连架杆1的的第二和第三位置。第二和第三位置。 （2）分别连接）分别连接 B2D、 B3D，使，使 B2D 绕轴心绕轴心 D 转过角转过角 -12，使，使 B3D 绕轴心绕轴心 D 转过角转过角-13，即作，即作B2DB2 = -12得点得点B2，作，作B3D B3= -13 得点得点 B3。 8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础 （3）求铰链点）求铰链点 C1。连接。连接 B1 B2和和 B2B3，分别作中垂线，分别作中垂线 b12 和和 b23，它们，它们交于交于C1点，则点，则 A
35、B1C1D即为所求的四杆机构。连杆长度度即为所求的四杆机构。连杆长度度lBC=l B1C1，连架杆，连架杆3的长度的长度lCD=lC1D。 由于机架长度和动铰链由于机架长度和动铰链B 的位置可以任选，因此实现两连的位置可以任选，因此实现两连架杆两组对应位置的铰链四杆机构有无穷多个。架杆两组对应位置的铰链四杆机构有无穷多个。 注意注意8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础 三、按照行程速度变化系数进行尺度综合三、按照行程速度变化系数进行尺度综合 已知曲柄摇杆机构的行程速度变化系数已知曲柄摇杆机构的行程速度变化系数K、摇杆的长度、摇杆的长度lCD及摆
36、及摆角角，要求确定机构中其余构件尺寸。，要求确定机构中其余构件尺寸。 分析：分析：如图所示，曲柄铰如图所示，曲柄铰链中心链中心A应在弦应在弦C1 C2的圆周角为的圆周角为的辅助圆的辅助圆m上。求出上。求出A点后可根点后可根据摇杆处于极限位置时的尺寸关据摇杆处于极限位置时的尺寸关系求解系求解 。8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础尺度综合步骤如下：尺度综合步骤如下：l）变换式（）变换式（8-3-1）得：）得： ；2）任选转动副）任选转动副D的位置，选择比例尺的位
37、置，选择比例尺，绘出摇杆的两个极限位置，绘出摇杆的两个极限位置 C1D 和和 C2D； 3）连接）连接C1和和C2作作，得，得交点交点O；8.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合 机械设计基础机械设计基础 4）以）以 O为圆心、为圆心、OC为半径作圆为半径作圆m，该圆周上任一点对弦，该圆周上任一点对弦CC所所张的圆周角均为张的圆周角均为，因此，结合考虑从动件工作行程方向和曲柄转向，因此，结合考虑从动件工作行程方向和曲柄转向，在弧在弧 或或上任上任 选一点为曲柄选一点为曲柄AB的固定铰链中心的固定铰链中心A。显然，位。显然，位置置A的解有无数个，可根据曲柄长、连杆长、的解有无数个，可根据曲柄长、连杆长、 机架长以及机架长以及min等附加等附加条件确定。条件确定。 5）连接）连接C1A和和C2A，C1A和和C2A分别为曲柄与连杆重叠和其延长线分别为曲柄与连杆重叠和其延长线共线位置，共线位置，AC1=B1C1-AB1，AC2=B2C2+AB2， 经整理求得曲柄和连杆的经整理求得曲柄和连杆的长度，由图上量得机架长度，由图上量得机架 AD长度，换算后得各构件实长长度，换算后得各构件实长lAB、lBC、lAD。 EC1FC28.4 8.4 平面四杆机构的尺度综合平面四杆机构的尺度综合机械设计基础（第四版）机械设计基础（第四版）谢谢谢谢! !