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1、第五章第五章 平面平面连杆机构杆机构 主要内容主要内容概述概述平面四杆机构的分类平面四杆机构的分类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曲柄存在的条件和几个基本概念平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计重点重点:平面四杆机构的三种基本型式及运动特性，着平面四杆机构的三种基本型式及运动特性，着重掌握曲柄摇杆机构；平面四杆机构存在曲柄的两个条重掌握曲柄摇杆机构；平面四杆机构存在曲柄的两个条件；掌握铰链平面四杆机构的演化途径件；掌握铰链平面四杆机构的演化途径 。2022/12/252022/12/251 1精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)一、定义一、定义一、定义
2、一、定义 许多构件用低副（转动副和许多构件用低副（转动副和许多构件用低副（转动副和许多构件用低副（转动副和移动副）连接组成的平面机构。移动副）连接组成的平面机构。移动副）连接组成的平面机构。移动副）连接组成的平面机构。主要用来传递运动、放大位移或改变位移。主要用来传递运动、放大位移或改变位移。主要用来传递运动、放大位移或改变位移。主要用来传递运动、放大位移或改变位移。二、特点二、特点二、特点二、特点 优点：优点：全低副（面接触），利于润滑，故磨损小、全低副（面接触），利于润滑，故磨损小、全低副（面接触），利于润滑，故磨损小、全低副（面接触），利于润滑，故磨损小、传载大、寿命长；易加工，精度高，
3、制造成本低等。传载大、寿命长；易加工，精度高，制造成本低等。传载大、寿命长；易加工，精度高，制造成本低等。传载大、寿命长；易加工，精度高，制造成本低等。缺点：缺点：不能精确实现复杂的运动规律不能精确实现复杂的运动规律不能精确实现复杂的运动规律不能精确实现复杂的运动规律，设计计算设计计算设计计算设计计算较复杂，惯性力不易平衡等。较复杂，惯性力不易平衡等。较复杂，惯性力不易平衡等。较复杂，惯性力不易平衡等。5-1 5-1 概述概述2022/12/252022/12/252 2精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)最简单的平面连杆机构：最简单的平面连杆机构：最简单的平面连杆机构：
4、最简单的平面连杆机构：二杆二杆二杆二杆最简单最简单最简单最简单三杆三杆三杆三杆 不可能不可能不可能不可能平面四杆机构平面四杆机构平面四杆机构平面四杆机构平平面面四四杆杆机机构构是是能能实实现现各各种种运运动动形形式式转换的最简单的连杆机构。转换的最简单的连杆机构。由由N个个构构件件用用低低副副连连接接而而成成的的机机构构称称为为平平面面N杆机构杆机构2022/12/252022/12/253 3精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)第第2 2章章 平面连杆机构平面连杆机构 主要内容主要内容概述概述平面四杆机构的分类平面四杆机构的分类平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念平
5、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平面四杆机构的设计2022/12/252022/12/254 4精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类平面铰链四杆机构平面铰链四杆机构全部用转动副连接全部用转动副连接一、铰链四杆机构一、铰链四杆机构1234ABCD连杆连杆连架杆连架杆连架杆连架杆机架机架连杆不与机架直接相连的构件。连架杆曲柄能绕与机架构成的转动副中心整周转动。摇杆(摆杆)仅能在小于360的某一角度内 摆动。机架机构的固定构件。各各杆杆名名称称整转副组成转动副的两构件能作整周相对转动。摆动副组成转动副的
6、两构件只能在小于360内相对转动。2022/12/252022/12/255 5精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)1234ABCD摇杆？（连架杆）摇杆？（连架杆）曲柄？（连架杆）曲柄？（连架杆）平面连杆机构中的平面连杆机构中的连架杆连架杆常作为运动和常作为运动和动力的动力的输入构件输入构件(主动件主动件)与输出构件与输出构件(从动件从动件)。机构主动件与从动件的运动学性质在很大程机构主动件与从动件的运动学性质在很大程度上决定了机构的性质与用途。度上决定了机构的性质与用途。平面连杆机构常以平面连杆机构常以连架杆尤其是从动件连架杆尤其是从动件的运动特征的运动特征来定义机构的
7、名称。来定义机构的名称。5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/256 6精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构双曲柄机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构铰链四杆机构铰铰铰铰链链链链四四四四杆杆杆杆机机机机构构构构的的的的基基基基本本本本型型型型式式式式整转副整转副整转副整转副摆动副摆动副摆动副摆动副DAB CAB CD AB CD 5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252
8、022/12/257 7精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)1234ABCD颚式破碎机颚式破碎机颚式破碎机颚式破碎机整转副整转副整转副整转副摆动副摆动副摆动副摆动副1、曲柄摇杆机构、曲柄摇杆机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/258 8精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)牛头刨床横向自动进给机构牛头刨床横向自动进给机构牛头刨床横向自动进给机构牛头刨床横向自动进给机构1234ABCD整转副整转副整转副整转副摆动副摆动副摆动副摆动副5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/
9、252022/12/259 9精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)ABCD活塞泵活塞泵活塞泵活塞泵5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/251010精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)雷达天线雷达天线雷达天线雷达天线5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/251111精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构缝纫机踏板机构2143摇杆主动摇杆主动31242022/12/252022/12/2512
10、12精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)整转副整转副整转副整转副整转副整转副整转副整转副曲柄曲柄曲柄曲柄曲柄曲柄曲柄曲柄ABCD旋转式水泵旋转式水泵旋转式水泵旋转式水泵ABCD2、双曲柄机构、双曲柄机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/251313精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)A AB BD DC C12 234 4E E6 63 31惯性筛机构惯性筛机构惯性筛机构惯性筛机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/251414精密机械设计基础精
11、密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)平行四边形机构平行四边形机构平行四边形机构平行四边形机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/251515精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)平行四边形机构平行四边形机构平行四边形机构平行四边形机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/251616精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)车门启闭机构车门启闭机构反平行四边形机构反平行四边形机构反平行四边形机构反平行四边形机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构
12、的分类类2022/12/252022/12/251717精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)平行四边形机构的运动不确定状态平行四边形机构的运动不确定状态平行四边形机构的运动不确定状态平行四边形机构的运动不确定状态平行四边形机构平行四边形机构平行四边形机构平行四边形机构 AB AB AB AB3 3 3 3C C C C3 3 3 31 1 1 1D D D D和和和和 ABABABAB3 3 3 3C C C C3 3 3 3D D D D5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/251818精密机械设计基础精密机械设计基础
13、(NEPU)(NEPU)平行四边形机构平行四边形机构平行四边形机构平行四边形机构解决方法：解决方法：1.1.1.1.在主、从动曲柄上错开一定的角度再安装一组平在主、从动曲柄上错开一定的角度再安装一组平在主、从动曲柄上错开一定的角度再安装一组平在主、从动曲柄上错开一定的角度再安装一组平行四边形机构行四边形机构行四边形机构行四边形机构;5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/251919精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)解决方法：解决方法：2.2.利用第三个平行曲柄来消除运动不确定状态。利用第三个平行曲柄来消除运动不确定状态。
14、平行四边形机构平行四边形机构平行四边形机构平行四边形机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/252020精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)摆动副摆动副摆动副摆动副摆动副摆动副摆动副摆动副摇杆摇杆摇杆摇杆摇杆摇杆摇杆摇杆ABCD3、双摇杆机构、双摇杆机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/252121精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/252222精密机械设计基
15、础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)鹤式起重机鹤式起重机鹤式起重机鹤式起重机搬运机构搬运机构搬运机构搬运机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/252323精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)等腰梯形机构等腰梯形机构等腰梯形机构等腰梯形机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/252424精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)改变杆的长度改变杆的长度转动副变成移动副转动副变成移动副改变构件相对尺寸改变构件相对尺寸 令令e=0对心曲柄滑块机构对心
16、曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构 e=0e=0e=0e=0偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构 e e e e 0 0 0 0A AB BC CD DA AB BC CeA AB BC C二、含有一个移动副的四杆机构二、含有一个移动副的四杆机构1、曲柄滑块机构、曲柄滑块机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/252525精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构 e 0e 0e 0e 0对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构对心曲
17、柄滑块机构对心曲柄滑块机构 e=0e=0e=0e=01、曲柄滑块机构、曲柄滑块机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/252626精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)内燃机内燃机内燃机内燃机压力机压力机压力机压力机1、曲柄滑块机构、曲柄滑块机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/252727精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)改改变变画画法法改变放置方向改变放置方向B BA AC C1 12 23 34 4A AB BC C1 12 23 34 4
18、B BA AC C1 12 23 34 45-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/252828精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)改变机架改变机架转动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构转动导杆机构 (l l l l1 1 1 1 l l l l2 2 2 2)l l l l2 2 2 2 l l l l1 1 1 1 原动件原动件原动件原动件A AB BC C1 12 23 34 4A AB BC C1 12 23 34 4A AB BC C1 12 23 34 42、导杆机构、导杆机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆
19、机构的分类类2022/12/252022/12/252929精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)B234C1AB B3 34 4C C1 1A A2 24 4A A1 1B B2 23 3C C1 13 3C C4 4A AB B2 2A A1 1C C2 23 34 4B B 手摇唧筒手摇唧筒手摇唧筒手摇唧筒B BC C3 32 21 14 4A AA AB BC C3 32 21 14 43、摇块机构和定块机构、摇块机构和定块机构自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构自卸卡车举升机构 这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法这种通过选择不同构件作为机
20、架以获得不同机构的方法这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法这种通过选择不同构件作为机架以获得不同机构的方法称为：称为：称为：称为：机构的倒置机构的倒置机构的倒置机构的倒置5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/253030精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)正切机构正切机构正切机构正切机构HHtan两个移动副不相邻两个移动副不相邻两个移动副不相邻两个移动副不相邻l1sinl1正弦机构正弦机构正弦机构正弦机构两个移动副相邻两个移动副相邻两个移动副相邻两个移动副相邻且其中之一与机架关联且其中之一与机架关联且其中之一与
21、机架关联且其中之一与机架关联1 12 23 34 44 41 12 23 3三、含有两个移动副的四杆机构三、含有两个移动副的四杆机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/253131精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)双转块机构双转块机构双转块机构双转块机构两个移动副相邻两个移动副相邻两个移动副相邻两个移动副相邻且均不与机架关联且均不与机架关联且均不与机架关联且均不与机架关联双移块机构双移块机构双移块机构双移块机构两个移动副相邻两个移动副相邻两个移动副相邻两个移动副相邻且均与机架关联且均与机架关联且均与机架关联且均与机架关
22、联5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/253232精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)扩大运动副的尺寸扩大运动副的尺寸BAC DBAC D优点：优点：优点：优点：可增大轴颈的尺寸、提高构件的强度和可增大轴颈的尺寸、提高构件的强度和可增大轴颈的尺寸、提高构件的强度和可增大轴颈的尺寸、提高构件的强度和刚度，结构简化。刚度，结构简化。刚度，结构简化。刚度，结构简化。四、具有偏心轮的四杆机构四、具有偏心轮的四杆机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/253333精密机械设计基础
23、精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)筛料机构筛料机构筛料机构筛料机构手动冲床手动冲床手动冲床手动冲床五、四杆机构的扩展五、四杆机构的扩展5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/253434精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)小型刨床小型刨床小型刨床小型刨床5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/253535精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)不能拆成多个四杆机构不能拆成多个四杆机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/2
24、52022/12/253636精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构双曲柄机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构铰链四杆机构的三种基本型式铰链四杆机构的三种基本型式改变杆件长度用移动副取代回转副改变杆件长度用移动副取代回转副改变杆件长度用移动副取代回转副改变杆件长度用移动副取代回转副变更机架变更机架变更机架变更机架扩大回转副扩大回转副扩大回转副扩大回转副铰链四杆机构的演化形式铰链四杆机构的演化形式铰链四杆机构的演化形式铰链四杆机构的演化形式 （一）含一个移动副（一）含一个移动副（一）含一个移
25、动副（一）含一个移动副 （二）含两个移动副（二）含两个移动副（二）含两个移动副（二）含两个移动副四杆机构的扩展四杆机构的扩展四杆机构的扩展四杆机构的扩展多杆机构多杆机构多杆机构多杆机构5-2 5-2 平面四杆机构的分平面四杆机构的分类类2022/12/252022/12/253737精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)5-3 5-3 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曲柄存在的条件和几个基本概念运动特性运动特性运动特性运动特性传递和变换运动传递和变换运动传递和变换运动传递和变换运动铰链四杆机构有整转副的条件铰链四杆机构有整转副的条件铰链四杆机构有整转副的
26、条件铰链四杆机构有整转副的条件急回特性急回特性急回特性急回特性压力角和传动角压力角和传动角压力角和传动角压力角和传动角死点位置死点位置死点位置死点位置传力特性传力特性传力特性传力特性实现力的传递和变换实现力的传递和变换实现力的传递和变换实现力的传递和变换2022/12/252022/12/253838精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)铰链四杆机构是否存在整转副取决于各杆的长度铰链四杆机构是否存在整转副取决于各杆的长度铰链四杆机构是否存在整转副取决于各杆的长度铰链四杆机构是否存在整转副取决于各杆的长度一、铰链四杆机构有整转副的条件一、铰链四杆机构有整转副的条件一、铰链四杆
27、机构有整转副的条件一、铰链四杆机构有整转副的条件以曲柄摇杆机构为例讨论整转副存在条件以曲柄摇杆机构为例讨论整转副存在条件以曲柄摇杆机构为例讨论整转副存在条件以曲柄摇杆机构为例讨论整转副存在条件整转副整转副存在条件：存在条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。整转副整转副的位置：的位置：整转副是由最短杆与其邻边组成的。整转副是由最短杆与其邻边组成的。DAB Cl1 1l2 2l3 3l4 4l1+l2l3+l4l1+l3l2+l4l1+l4l2+l3l1l2l1l3l1l45-3 5-3 平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念平面四
28、杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念2022/12/252022/12/253939精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)铰链四杆机构的铰链四杆机构的铰链四杆机构的铰链四杆机构的曲柄曲柄曲柄曲柄存在条件存在条件存在条件存在条件曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双曲柄机构双曲柄机构双曲柄机构双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构DAB CAB CD AB CD 整转副整转副整转副整转副摆转副摆转副摆转副摆转副(1)(1)(1)(1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。最短杆与最长杆长度之和小于
29、或等于其余两杆长度和。最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。(2)(2)(2)(2)最短杆是连架杆或机架。最短杆是连架杆或机架。最短杆是连架杆或机架。最短杆是连架杆或机架。5-3 5-3 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曲柄存在的条件和几个基本概念2022/12/252022/12/254040精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)推论推论推论推论1 1 1 1：当当当当Lmax+LminLmax+LminLmax+LminLmax+Lmin L L L L(其余两杆长度之和其余两杆长度之和其余两杆长度之和其余两杆长度之和)时时时时l l最短杆
30、是连架杆之一最短杆是连架杆之一最短杆是连架杆之一最短杆是连架杆之一 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构l l最短杆是机架最短杆是机架最短杆是机架最短杆是机架 双曲柄机构双曲柄机构双曲柄机构双曲柄机构l l最短杆是连杆最短杆是连杆最短杆是连杆最短杆是连杆 双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构推论推论推论推论2 2 2 2：当当当当Lmax+LminLmax+LminLmax+LminLmax+LminLLLL(其余两杆长度之和其余两杆长度之和其余两杆长度之和其余两杆长度之和)时时时时 双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构双摇杆机构铰链四杆机构的铰链四杆机构的铰链四杆机构的铰链四杆机构
31、的曲柄曲柄曲柄曲柄存在条件存在条件存在条件存在条件(1)(1)(1)(1)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度和。(2)(2)(2)(2)最短杆是连架杆或机架。最短杆是连架杆或机架。最短杆是连架杆或机架。最短杆是连架杆或机架。5-3 5-3 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曲柄存在的条件和几个基本概念2022/12/252022/12/254141精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)二、压力角和传动角二
32、、压力角和传动角二、压力角和传动角二、压力角和传动角 有效分力有效分力 F Fcos Fsin 径向压力径向压力 F Fsin=Fcos 角越大，角越大，F 越大，越大，F 越小，对机构的传动越有利。越小，对机构的传动越有利。连连连连杆杆杆杆机机机机构构构构中中中中，常常常常用用用用传传传传动动动动角角角角的的的的大大大大小小小小及及及及变变变变化化化化情情情情况况况况来来来来衡衡衡衡量量量量机机机机构构构构传传传传力力力力性性性性能的优劣。能的优劣。能的优劣。能的优劣。通通通通常常常常，机机机机构构构构在在在在运运运运动动动动过过过过程程程程中中中中传传传传动动动动角角角角 是是是是变变变变
33、化化化化的的的的，如如如如何何何何确确确确定定定定最最最最小小小小值值值值？F F F 压压力力角角 作作用用在在从从动动件件上上的的驱驱动动力力的的方方向向与与该该力力作作用用点点绝对速度之间所夹的锐角。绝对速度之间所夹的锐角。传动角传动角 压力角的余角。压力角的余角。ABDC5-3 5-3 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曲柄存在的条件和几个基本概念2022/12/252022/12/254242精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)C1B1abcdDA 1 2 minmin为为 1 1和和 2 2中的较小值者。中的较小值者。为为保保证证机机构构具具
34、有有良良好好的的传传力力性性能能，设设计计时时通通常常 min min 40 40 5050 ；高速和大功率传动机械，；高速和大功率传动机械，min min 5050。传动角总取锐角传动角总取锐角B2C25-3 5-3 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曲柄存在的条件和几个基本概念2022/12/252022/12/254343精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)F=0 连连杆杆与与曲曲柄柄在在两两个个共共线线位位置置时时，主主动动件件摇摇杆杆通通过过连连杆杆作作用用于于从动件曲柄从动件曲柄上的力上的力F通过其回转中心，通过其回转中心，0，曲柄不能转动。
35、曲柄不能转动。F =0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生有效分力的机构位置，称为机构的产生有效分力的机构位置，称为机构的死点位置。死点位置。三、死点位置三、死点位置三、死点位置三、死点位置5-3 5-3 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曲柄存在的条件和几个基本概念2022/12/252022/12/254444精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)为为了了使使机机器器能能够够连连续续的的工工作作必必须须要要使使机机构构能能够顺利通过死点位置够顺利通过死点位置利用飞轮惯性利用飞轮惯性机构错位排
36、列机构错位排列5-3 5-3 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曲柄存在的条件和几个基本概念2022/12/252022/12/254545精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)ABDC利用死点位置工作利用死点位置工作飞机起落架飞机起落架 0F钻孔夹具钻孔夹具ABCDFABCD1234工件工件P 0ABCD1234工件工件 思考：思考：思考：思考：双曲柄机构和双摇杆机构是否存在死点位置？双曲柄机构和双摇杆机构是否存在死点位置？5-3 5-3 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曲柄存在的条件和几个基本概念2022/12/252022/12/
37、254646精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)四、行程速度变化系数（急回特性）四、行程速度变化系数（急回特性）四、行程速度变化系数（急回特性）四、行程速度变化系数（急回特性）急回是指机构可以使机器的工作行程耗时较长，而急回是指机构可以使机器的工作行程耗时较长，而急回是指机构可以使机器的工作行程耗时较长，而急回是指机构可以使机器的工作行程耗时较长，而返回程耗时较短。返回程耗时较短。返回程耗时较短。返回程耗时较短。以曲柄摇杆机构为例讨论其急回特性以曲柄摇杆机构为例讨论其急回特性以曲柄摇杆机构为例讨论其急回特性以曲柄摇杆机构为例讨论其急回特性ABCDB2C2B1C1AD极限位
38、置极限位置1连杆与曲柄拉伸共线连杆与曲柄拉伸共线极限位置极限位置2连杆与曲柄重叠共线连杆与曲柄重叠共线 极极位位夹夹角角 机机构构从从动动件件处处于于两两极极限限位位置置时时，主主动动件件在在对应位置所夹的锐角。对应位置所夹的锐角。5-3 5-3 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曲柄存在的条件和几个基本概念2022/12/252022/12/254747精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)B2C2 B1C1AD 180 180 工工工工作作作作行行行行程程程程(慢慢慢慢行行行行程程程程)曲曲曲曲柄柄柄柄转转转转过过过过180180180180 +，摇摇
39、摇摇杆杆杆杆摆摆摆摆角角角角 ，耗耗耗耗时时时时t t t t1 1 1 1，平均角速度平均角速度平均角速度平均角速度 m1m1m1m1 t t t t1 1 1 1 返返返返回回回回行行行行程程程程(快快快快行行行行程程程程)曲曲曲曲柄柄柄柄转转转转过过过过180180180180 ，摇摇摇摇杆杆杆杆摆摆摆摆角角角角 ，耗时耗时耗时耗时t t t t2 2 2 2，平均角速度平均角速度平均角速度平均角速度 m2m2m2m2t t t t2 2 2 25-3 5-3 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曲柄存在的条件和几个基本概念2022/12/252022/12/254848
40、精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)常用常用常用常用行程速度变化系数行程速度变化系数行程速度变化系数行程速度变化系数 K K K K 来衡量急回运动的相对程度。来衡量急回运动的相对程度。来衡量急回运动的相对程度。来衡量急回运动的相对程度。设计具有急回要求的机构时，应先确定设计具有急回要求的机构时，应先确定K值，再计算值，再计算。B2C2 B1C1AD 180 180 值越大，值越大，值越大，值越大，K K K K越大，急回特性越明显。越大，急回特性越明显。越大，急回特性越明显。越大，急回特性越明显。5-3 5-3 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曲柄存
41、在的条件和几个基本概念2022/12/252022/12/254949精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)180 180 曲柄滑块机构的极位夹角曲柄滑块机构的极位夹角曲柄滑块机构的极位夹角曲柄滑块机构的极位夹角 慢慢行程行程快行程快行程 思考：思考：1.1.1.1.对对对对心心心心曲曲曲曲柄柄柄柄滑滑滑滑块块块块机机机机构构构构和和和和摆摆摆摆动动动动导导导导杆杆杆杆机构的极位夹角机构的极位夹角机构的极位夹角机构的极位夹角?2.2.2.2.急回特性的存在条件？急回特性的存在条件？急回特性的存在条件？急回特性的存在条件？3.3.3.3.双双双双曲曲曲曲柄柄柄柄机机机机构构构
42、构和和和和双双双双摇摇摇摇杆杆杆杆机机机机构构构构是是是是否否否否具有急回特性？具有急回特性？具有急回特性？具有急回特性？5-3 5-3 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曲柄存在的条件和几个基本概念2022/12/252022/12/255050精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)思考：思考：1.1.1.1.对心曲柄滑块机构和摆动导杆机构的极位夹角对心曲柄滑块机构和摆动导杆机构的极位夹角对心曲柄滑块机构和摆动导杆机构的极位夹角对心曲柄滑块机构和摆动导杆机构的极位夹角?2.2.2.2.双曲柄机构和双摇杆机构是否具有急回特性？双曲柄机构和双摇杆机构是否具有
43、急回特性？双曲柄机构和双摇杆机构是否具有急回特性？双曲柄机构和双摇杆机构是否具有急回特性？2022/12/252022/12/255151精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)5-4 5-4 平面四杆机构的平面四杆机构的设计设计 平平平平面面面面四四四四杆杆杆杆机机机机构构构构设设设设计计计计的的的的主主主主要要要要任任任任务务务务：根根根根据据据据给给给给定定定定的的的的运运运运动动动动条条条条件件件件确确确确定定定定机机机机构构构构运运运运动动动动简简简简图图图图的的的的尺尺尺尺寸寸寸寸参参参参数数数数。有有有有时时时时为为为为了了了了使使使使机机机机构构构构设设设设计
44、计计计得得得得可可可可靠靠靠靠、合合合合理理理理还还还还应应应应考考考考虑几何条件和动力条件（如最小传动角）等。虑几何条件和动力条件（如最小传动角）等。虑几何条件和动力条件（如最小传动角）等。虑几何条件和动力条件（如最小传动角）等。生产实践中针对平面四杆机构设计的常见问题生产实践中针对平面四杆机构设计的常见问题生产实践中针对平面四杆机构设计的常见问题生产实践中针对平面四杆机构设计的常见问题：1.1.1.1.按按按按照照照照给给给给定定定定从从从从动动动动件件件件的的的的运运运运动动动动规规规规律律律律（位位位位置置置置、速速速速度度度度、加加加加速速速速度度度度）设设设设计四杆机构；计四杆机构
45、；计四杆机构；计四杆机构；2.2.2.2.按照给定点的运动轨迹设计四杆机构。按照给定点的运动轨迹设计四杆机构。按照给定点的运动轨迹设计四杆机构。按照给定点的运动轨迹设计四杆机构。四杆机构设计的常见方法有：四杆机构设计的常见方法有：四杆机构设计的常见方法有：四杆机构设计的常见方法有：解析法解析法解析法解析法精确精确精确精确 实验法实验法实验法实验法简便简便简便简便 几何作图法几何作图法几何作图法几何作图法直观直观直观直观2022/12/252022/12/255252精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)5-4 5-4 平面四杆机构的平面四杆机构的设计设计 按照给定的行程速度
46、变化系数设计四杆机构按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构 1.1.1.1.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 已知条件：摇杆长度已知条件：摇杆长度已知条件：摇杆长度已知条件：摇杆长度 l l l l3 3 3 3，摆角，摆角，摆角，摆角 和行程速比系数和行程速比系数和行程速比系数和行程速比系数K K K K。PAB1C290 N B2M 设计过程：设计过程：设计过程：设计过程：（1 1 1 1）求极位夹角）求极位夹角）求极位夹角）求极位夹角 ；（2 2 2 2）作出摇杆的两个极限位置；）作出摇杆的两个极
47、限位置；）作出摇杆的两个极限位置；）作出摇杆的两个极限位置；（3 3 3 3）连接）连接）连接）连接C C C C1 1 1 1和和和和C C C C2 2 2 2，并作，并作，并作，并作C C C C1 1 1 1MMMM垂直于垂直于垂直于垂直于C C C C1 1 1 1C C C C2 2 2 2；（4 4 4 4）作出极位夹角，）作出极位夹角，）作出极位夹角，）作出极位夹角，C C C C1 1 1 1C C C C2 2 2 2N N N N 90909090，C C C C2 2 2 2N N N N与与与与C C C C1 1 1 1MMMM交于点交于点交于点交于点P P P P
48、；（5 5 5 5）作）作）作）作PCPCPCPC1 1 1 1C C C C2 2 2 2的外接圆，并在此圆上（除的外接圆，并在此圆上（除的外接圆，并在此圆上（除的外接圆，并在此圆上（除弧弧弧弧C C C C1 1 1 1C C C C2 2 2 2和弧和弧和弧和弧EFEFEFEF外）取一点外）取一点外）取一点外）取一点A A A A作为曲柄的固定铰作为曲柄的固定铰作为曲柄的固定铰作为曲柄的固定铰链中心。链中心。链中心。链中心。（6 6 6 6）ACACACAC1 1 1 1=l l l l2 2 2 2-l l l l1 1 1 1，ACACACAC2 2 2 2=l l l l2 2 2
49、 2+l l l l1 1 1 1，所以曲柄长度为，所以曲柄长度为，所以曲柄长度为，所以曲柄长度为l l l l1 1 1 1=(AC=(AC=(AC=(AC2 2 2 2-AC-AC-AC-AC1 1 1 1)/2)/2)/2)/2。C1l3D DAB Cl1 1l2 2l3 3l4 4EF2022/12/252022/12/255353精密机械设计基础精密机械设计基础 (NEPU)(NEPU)讨论讨论讨论讨论（1 1 1 1）：如果给定曲柄的长度如果给定曲柄的长度如果给定曲柄的长度如果给定曲柄的长度l l l l1 1 1 1，如何确定铰链中心，如何确定铰链中心，如何确定铰链中心，如何确定
50、铰链中心A A A A的的的的位置？位置？位置？位置？答：以点答：以点答：以点答：以点C C C C2 2 2 2为圆心，以为圆心，以为圆心，以为圆心，以2 2 2 2l l l l1 1 1 1为半径作为半径作为半径作为半径作C C C C2 2 2 2，然后在外，然后在外，然后在外，然后在外接圆上寻找一点接圆上寻找一点接圆上寻找一点接圆上寻找一点A A A A：当以当以当以当以A A A A为圆心、以为圆心、以为圆心、以为圆心、以ACACACAC1 1 1 1为半径作为半径作为半径作为半径作圆的时候，该圆应与圆的时候，该圆应与圆的时候，该圆应与圆的时候，该圆应与C C C C2 2 2 2