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1、YCF（中职）机械设计基础2教学课件第二章第二章 平面连杆机构平面连杆机构本章概述本章概述教学目标教学目标第一节第一节 平面连杆机构的基本形式及其演化平面连杆机构的基本形式及其演化第二节第二节 平面四杆机构存在曲柄的条件及基本性平面四杆机构存在曲柄的条件及基本性第三节第三节 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计本本 章章 概概 述述构件间只有低副构件间只有低副构件间只有低副构件间只有低副(转动副或移动副转动副或移动副转动副或移动副转动副或移动副)连接的机构，称为连杆机构连接的机构，称为连杆机构连接的机构，称为连杆机构连接的机构，称为连杆机构(亦称亦称亦称亦称低副机构低副机构低副机构低副机构)。
2、如果机构中所有构件都在同一平面内或平行的平面内运。如果机构中所有构件都在同一平面内或平行的平面内运。如果机构中所有构件都在同一平面内或平行的平面内运。如果机构中所有构件都在同一平面内或平行的平面内运动，则称为平面连杆机构。构件间用动，则称为平面连杆机构。构件间用动，则称为平面连杆机构。构件间用动，则称为平面连杆机构。构件间用4 4个低副相连的机构，称为四杆个低副相连的机构，称为四杆个低副相连的机构，称为四杆个低副相连的机构，称为四杆机构，它应用广泛，很多平面多杆机构是在其基础上添加一些杆件系机构，它应用广泛，很多平面多杆机构是在其基础上添加一些杆件系机构，它应用广泛，很多平面多杆机构是在其基础
3、上添加一些杆件系机构，它应用广泛，很多平面多杆机构是在其基础上添加一些杆件系统构成的。本章主要就平面连杆机构的形式、基本特性及其设计等方统构成的。本章主要就平面连杆机构的形式、基本特性及其设计等方统构成的。本章主要就平面连杆机构的形式、基本特性及其设计等方统构成的。本章主要就平面连杆机构的形式、基本特性及其设计等方面的知识进行介绍讲解。面的知识进行介绍讲解。面的知识进行介绍讲解。面的知识进行介绍讲解。返回教教 学学 目目 标标1.1.熟悉铰链回杆机构的基本形式及其应用。熟悉铰链回杆机构的基本形式及其应用。熟悉铰链回杆机构的基本形式及其应用。熟悉铰链回杆机构的基本形式及其应用。2.2.掌握含有一
4、个移动副的回杆机构及其应用。掌握含有一个移动副的回杆机构及其应用。掌握含有一个移动副的回杆机构及其应用。掌握含有一个移动副的回杆机构及其应用。3.3.理解四杆机构的急回特性，压力角和传动角，死点位置。理解四杆机构的急回特性，压力角和传动角，死点位置。理解四杆机构的急回特性，压力角和传动角，死点位置。理解四杆机构的急回特性，压力角和传动角，死点位置。4.4.掌握四杆机构的设计方法。掌握四杆机构的设计方法。掌握四杆机构的设计方法。掌握四杆机构的设计方法。返回第一节第一节 平面连杆机构的基本形式平面连杆机构的基本形式及其演化及其演化工程中常用的平面连杆机构是平面四杆机构。平面四杆机构最常用的工程中常
5、用的平面连杆机构是平面四杆机构。平面四杆机构最常用的工程中常用的平面连杆机构是平面四杆机构。平面四杆机构最常用的工程中常用的平面连杆机构是平面四杆机构。平面四杆机构最常用的形式可分为两大类形式可分为两大类形式可分为两大类形式可分为两大类:铰链四杆机构及含有一个移动副的平面四杆机构。铰链四杆机构及含有一个移动副的平面四杆机构。铰链四杆机构及含有一个移动副的平面四杆机构。铰链四杆机构及含有一个移动副的平面四杆机构。铰链四杆机构是平面四杆机构的基本形式。含有一个移动副的平面四铰链四杆机构是平面四杆机构的基本形式。含有一个移动副的平面四铰链四杆机构是平面四杆机构的基本形式。含有一个移动副的平面四铰链四
6、杆机构是平面四杆机构的基本形式。含有一个移动副的平面四杆机构可视为铰链四杆机构的演化形式，即含有一个移动副的铰链四杆机构可视为铰链四杆机构的演化形式，即含有一个移动副的铰链四杆机构可视为铰链四杆机构的演化形式，即含有一个移动副的铰链四杆机构可视为铰链四杆机构的演化形式，即含有一个移动副的铰链四杆机构。杆机构。杆机构。杆机构。一、铰链四杆机构的基本形式一、铰链四杆机构的基本形式运动副都是转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如运动副都是转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如运动副都是转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如运动副都是转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构，如图图图图2-12-1所
7、示。所示。所示。所示。在铰链四杆机构中，固定不动的构件在铰链四杆机构中，固定不动的构件在铰链四杆机构中，固定不动的构件在铰链四杆机构中，固定不动的构件4 4是机架，与机架是机架，与机架是机架，与机架是机架，与机架4 4相连的构件相连的构件相连的构件相连的构件1 1和和和和3 3称为连架杆，不与机架相连的构件称为连架杆，不与机架相连的构件称为连架杆，不与机架相连的构件称为连架杆，不与机架相连的构件2 2称为连杆。相对于机架能做整称为连杆。相对于机架能做整称为连杆。相对于机架能做整称为连杆。相对于机架能做整周转动的连架杆称为曲柄周转动的连架杆称为曲柄周转动的连架杆称为曲柄周转动的连架杆称为曲柄;只
8、能在一定角度范围内往复摆动的连架杆只能在一定角度范围内往复摆动的连架杆只能在一定角度范围内往复摆动的连架杆只能在一定角度范围内往复摆动的连架杆称为摇杆。称为摇杆。称为摇杆。称为摇杆。)下一页返回第一节第一节 平面连杆机构的基本形式平面连杆机构的基本形式及其演化及其演化根据连架杆运动的形式不同，铰链四杆机构分为三种基本形式。根据连架杆运动的形式不同，铰链四杆机构分为三种基本形式。根据连架杆运动的形式不同，铰链四杆机构分为三种基本形式。根据连架杆运动的形式不同，铰链四杆机构分为三种基本形式。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两连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机
9、构。在曲两连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。在曲两连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。在曲两连架杆分别为曲柄和摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，将主动曲柄的等速连续转动转化柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，将主动曲柄的等速连续转动转化柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，将主动曲柄的等速连续转动转化柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，将主动曲柄的等速连续转动转化为从动摇杆的往复摆动，如为从动摇杆的往复摆动，如为从动摇杆的往复摆动，如为从动摇杆的往复摆动，如图图图图2-22-2所示的雷达天线俯仰角调整机构。其所示的雷达天线俯仰角调整
10、机构。其所示的雷达天线俯仰角调整机构。其所示的雷达天线俯仰角调整机构。其中，曲柄中，曲柄中，曲柄中，曲柄1 1为主动件，天线固定在摇杆为主动件，天线固定在摇杆为主动件，天线固定在摇杆为主动件，天线固定在摇杆3 3上。该机构将曲柄的转动转换上。该机构将曲柄的转动转换上。该机构将曲柄的转动转换上。该机构将曲柄的转动转换为摇杆为摇杆为摇杆为摇杆(天线天线天线天线)的俯仰运动。的俯仰运动。的俯仰运动。的俯仰运动。在曲柄摇杆机构中，也可以以摇杆为主动件，曲柄为从动件，将主动在曲柄摇杆机构中，也可以以摇杆为主动件，曲柄为从动件，将主动在曲柄摇杆机构中，也可以以摇杆为主动件，曲柄为从动件，将主动在曲柄摇杆机
11、构中，也可以以摇杆为主动件，曲柄为从动件，将主动摇杆的往复摆动转化为从动曲柄的整周转动。摇杆的往复摆动转化为从动曲柄的整周转动。摇杆的往复摆动转化为从动曲柄的整周转动。摇杆的往复摆动转化为从动曲柄的整周转动。2.2.双曲柄机构双曲柄机构双曲柄机构双曲柄机构上一页 下一页返回第一节第一节 平面连杆机构的基本形式平面连杆机构的基本形式及其演化及其演化(1)(1)双曲柄机构双曲柄机构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，称为双曲柄机两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构，称为双曲柄机两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构，称为双曲柄机两连架杆均为曲柄的铰链四杆机构，称为双曲柄机构。主动曲柄等速转动，
12、从动曲柄一般为变速转动，如构。主动曲柄等速转动，从动曲柄一般为变速转动，如构。主动曲柄等速转动，从动曲柄一般为变速转动，如构。主动曲柄等速转动，从动曲柄一般为变速转动，如图图图图2-32-3所示插床所示插床所示插床所示插床六杆机构是以双曲柄机构为基础扩展而成的。六杆机构是以双曲柄机构为基础扩展而成的。六杆机构是以双曲柄机构为基础扩展而成的。六杆机构是以双曲柄机构为基础扩展而成的。(2)(2)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 在双曲柄机构中有一种特殊机构，连杆与机架在双曲柄机构中有一种特殊机构，连杆与机架在双曲柄机构中有一种特殊机构，连杆与机架在双曲柄机构中有一种特殊机构
13、，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，称为平行的长度相等、两个曲柄长度相等且转向相同的双曲柄机构，称为平行的长度相等、两个曲柄长度相等且转向相同的双曲柄机构，称为平行的长度相等、两个曲柄长度相等且转向相同的双曲柄机构，称为平行四边形机构。由于这种机构两曲柄的角速度始终保持相等，且连杆始四边形机构。由于这种机构两曲柄的角速度始终保持相等，且连杆始四边形机构。由于这种机构两曲柄的角速度始终保持相等，且连杆始四边形机构。由于这种机构两曲柄的角速度始终保持相等，且连杆始终保持平动，因此应用较广泛。例如，天平机构。终保持平动，因此应用较广泛。例如，天平机构。终保持平动，因此应用
14、较广泛。例如，天平机构。终保持平动，因此应用较广泛。例如，天平机构。平行四边形机构有以下三个运动特点平行四边形机构有以下三个运动特点平行四边形机构有以下三个运动特点平行四边形机构有以下三个运动特点:两曲柄转速相等。如两曲柄转速相等。如两曲柄转速相等。如两曲柄转速相等。如图图图图2-42-4所示的机车车轮联动机构就是利用平行四边所示的机车车轮联动机构就是利用平行四边所示的机车车轮联动机构就是利用平行四边所示的机车车轮联动机构就是利用平行四边形机构的这一特性。形机构的这一特性。形机构的这一特性。形机构的这一特性。连杆始终与机架平行。连杆始终与机架平行。连杆始终与机架平行。连杆始终与机架平行。上一页
15、 下一页返回第一节第一节 平面连杆机构的基本形式平面连杆机构的基本形式及其演化及其演化如如如如图图图图2-52-5所示的摄影车升降机构，其升降高度的变化采用两组平行四边所示的摄影车升降机构，其升降高度的变化采用两组平行四边所示的摄影车升降机构，其升降高度的变化采用两组平行四边所示的摄影车升降机构，其升降高度的变化采用两组平行四边形机构来实现，且利用连杆始终做平动这一特点，可使与连杆固连一形机构来实现，且利用连杆始终做平动这一特点，可使与连杆固连一形机构来实现，且利用连杆始终做平动这一特点，可使与连杆固连一形机构来实现，且利用连杆始终做平动这一特点，可使与连杆固连一体的座椅始终保持水平位置，以保
16、证摄影人员安全可靠地摄影。体的座椅始终保持水平位置，以保证摄影人员安全可靠地摄影。体的座椅始终保持水平位置，以保证摄影人员安全可靠地摄影。体的座椅始终保持水平位置，以保证摄影人员安全可靠地摄影。运动的不确定性。如运动的不确定性。如运动的不确定性。如运动的不确定性。如图图图图2-62-6所示，在平行四边形机构中，当两曲柄转至所示，在平行四边形机构中，当两曲柄转至所示，在平行四边形机构中，当两曲柄转至所示，在平行四边形机构中，当两曲柄转至与机架共线位置时，主动曲柄与机架共线位置时，主动曲柄与机架共线位置时，主动曲柄与机架共线位置时，主动曲柄ABAB继续转动，例如，到达继续转动，例如，到达继续转动，
17、例如，到达继续转动，例如，到达 位置，从位置，从位置，从位置，从动曲柄动曲柄动曲柄动曲柄CDCD可能按原转动方向转到可能按原转动方向转到可能按原转动方向转到可能按原转动方向转到 ，此时机构仍是平行四边形机构。，此时机构仍是平行四边形机构。，此时机构仍是平行四边形机构。，此时机构仍是平行四边形机构。也可能反向转到也可能反向转到也可能反向转到也可能反向转到CDCD。(3)(3)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 对于两个曲柄转向相反的情况，即连杆与机对于两个曲柄转向相反的情况，即连杆与机对于两个曲柄转向相反的情况，即连杆与机对于两个曲柄转向相反的情况，即连杆与机架的长
18、度相等，两个曲柄长度相等所组成的转向相反的双曲柄机构称架的长度相等，两个曲柄长度相等所组成的转向相反的双曲柄机构称架的长度相等，两个曲柄长度相等所组成的转向相反的双曲柄机构称架的长度相等，两个曲柄长度相等所组成的转向相反的双曲柄机构称为反平行四边形机构。反平行四边形机构不具备平行四边形机构前述为反平行四边形机构。反平行四边形机构不具备平行四边形机构前述为反平行四边形机构。反平行四边形机构不具备平行四边形机构前述为反平行四边形机构。反平行四边形机构不具备平行四边形机构前述两个运动特征。两个运动特征。两个运动特征。两个运动特征。上一页 下一页返回第一节第一节 平面连杆机构的基本形式平面连杆机构的基
19、本形式及其演化及其演化车门启闭机构就是反平行四边形机构的应用实例，如车门启闭机构就是反平行四边形机构的应用实例，如车门启闭机构就是反平行四边形机构的应用实例，如车门启闭机构就是反平行四边形机构的应用实例，如图图图图2-82-8所示。当主所示。当主所示。当主所示。当主动曲柄动曲柄动曲柄动曲柄1 1转动时，从动曲柄转动时，从动曲柄转动时，从动曲柄转动时，从动曲柄3 3做相反方向转动，从而使两扇车门同时开做相反方向转动，从而使两扇车门同时开做相反方向转动，从而使两扇车门同时开做相反方向转动，从而使两扇车门同时开肩或同时关闭。肩或同时关闭。肩或同时关闭。肩或同时关闭。3.3.双摇杆机构双摇杆机构双摇杆
20、机构双摇杆机构两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。常用于操纵机两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。常用于操纵机两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。常用于操纵机两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构，称为双摇杆机构。常用于操纵机构、仪表机构等。如构、仪表机构等。如构、仪表机构等。如构、仪表机构等。如图图图图2-92-9所示港口起重机机构，可实现货物的水平移所示港口起重机机构，可实现货物的水平移所示港口起重机机构，可实现货物的水平移所示港口起重机机构，可实现货物的水平移动，以减少功率消耗。动，以减少功率消耗。动，以减少功率消耗。动，以减少功率消耗。在双摇杆机构中若两摇杆
21、长度相等，称为等腰梯形机构。等腰梯形机在双摇杆机构中若两摇杆长度相等，称为等腰梯形机构。等腰梯形机在双摇杆机构中若两摇杆长度相等，称为等腰梯形机构。等腰梯形机在双摇杆机构中若两摇杆长度相等，称为等腰梯形机构。等腰梯形机构的运动特性是两摇杆摆角不相等。如构的运动特性是两摇杆摆角不相等。如构的运动特性是两摇杆摆角不相等。如构的运动特性是两摇杆摆角不相等。如图图图图2-102-10所示的汽车、拖拉机前所示的汽车、拖拉机前所示的汽车、拖拉机前所示的汽车、拖拉机前轮转向机构。轮转向机构。轮转向机构。轮转向机构。ABCDABCD呈等腰梯形，构成等腰梯形机构。呈等腰梯形，构成等腰梯形机构。呈等腰梯形，构成等
22、腰梯形机构。呈等腰梯形，构成等腰梯形机构。上一页 下一页返回第一节第一节 平面连杆机构的基本形式平面连杆机构的基本形式及其演化及其演化当汽车转弯时，为了保证轮胎与地面之间做纯滚动，以减轻轮胎磨损，当汽车转弯时，为了保证轮胎与地面之间做纯滚动，以减轻轮胎磨损，当汽车转弯时，为了保证轮胎与地面之间做纯滚动，以减轻轮胎磨损，当汽车转弯时，为了保证轮胎与地面之间做纯滚动，以减轻轮胎磨损，AB,DCAB,DC两摇杆摆角不同，使两前轮转动轴线汇交于后轮轴线上的两摇杆摆角不同，使两前轮转动轴线汇交于后轮轴线上的两摇杆摆角不同，使两前轮转动轴线汇交于后轮轴线上的两摇杆摆角不同，使两前轮转动轴线汇交于后轮轴线上
23、的D D点，点，点，点，这时四个车轮绕这时四个车轮绕这时四个车轮绕这时四个车轮绕OO点做纯滚动。点做纯滚动。点做纯滚动。点做纯滚动。二、铰链四杆机构的演化二、铰链四杆机构的演化1.1.曲柄滑块机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构曲柄滑块机构(1)(1)曲柄滑块机构的组成如曲柄滑块机构的组成如曲柄滑块机构的组成如曲柄滑块机构的组成如图图图图2-11(a)2-11(a)所示的曲柄摇杆机构中，曲柄所示的曲柄摇杆机构中，曲柄所示的曲柄摇杆机构中，曲柄所示的曲柄摇杆机构中，曲柄1 1为为为为主动件，摇杆主动件，摇杆主动件，摇杆主动件，摇杆3 3为从动件，摇杆为从动件，摇杆为从动件，摇杆为从动件，摇杆3 3上上上
24、上C C点的轨迹是以点的轨迹是以点的轨迹是以点的轨迹是以D D为圆心，以摇杆为圆心，以摇杆为圆心，以摇杆为圆心，以摇杆3 3的长度的长度的长度的长度CDCD为半径的圆弧。当将摇杆转化成滑块，使滑块与机架组成为半径的圆弧。当将摇杆转化成滑块，使滑块与机架组成为半径的圆弧。当将摇杆转化成滑块，使滑块与机架组成为半径的圆弧。当将摇杆转化成滑块，使滑块与机架组成移动副，同时保证移动副，同时保证移动副，同时保证移动副，同时保证C C点轨迹不变，这时点轨迹不变，这时点轨迹不变，这时点轨迹不变，这时C C点的轨迹由圆弧线转化为同点的轨迹由圆弧线转化为同点的轨迹由圆弧线转化为同点的轨迹由圆弧线转化为同一圆弧线
25、的滑槽。一圆弧线的滑槽。一圆弧线的滑槽。一圆弧线的滑槽。上一页 下一页返回第一节第一节 平面连杆机构的基本形式平面连杆机构的基本形式及其演化及其演化此时，虽然转动副此时，虽然转动副此时，虽然转动副此时，虽然转动副D D的类型发生改变，但机构的运动特性并没有改变。的类型发生改变，但机构的运动特性并没有改变。的类型发生改变，但机构的运动特性并没有改变。的类型发生改变，但机构的运动特性并没有改变。若将弧线形滑槽的半径增至无穷大，即转动副若将弧线形滑槽的半径增至无穷大，即转动副若将弧线形滑槽的半径增至无穷大，即转动副若将弧线形滑槽的半径增至无穷大，即转动副D D的中心移至无穷远处，的中心移至无穷远处，
26、的中心移至无穷远处，的中心移至无穷远处，弧线形滑槽变为直槽。这样曲柄摇杆机构演化成一种新的机构弧线形滑槽变为直槽。这样曲柄摇杆机构演化成一种新的机构弧线形滑槽变为直槽。这样曲柄摇杆机构演化成一种新的机构弧线形滑槽变为直槽。这样曲柄摇杆机构演化成一种新的机构曲柄曲柄曲柄曲柄滑块机构，如滑块机构，如滑块机构，如滑块机构，如图图图图2-11(d)2-11(d)所示。曲柄滑块机构是由曲柄、连杆、滑块和所示。曲柄滑块机构是由曲柄、连杆、滑块和所示。曲柄滑块机构是由曲柄、连杆、滑块和所示。曲柄滑块机构是由曲柄、连杆、滑块和机架组成的机构。机架组成的机构。机架组成的机构。机架组成的机构。(2)(2)曲柄滑块
27、机构的分类曲柄滑块机构的分类曲柄滑块机构的分类曲柄滑块机构的分类滑块轨道中心线通过曲柄的转动中心滑块轨道中心线通过曲柄的转动中心滑块轨道中心线通过曲柄的转动中心滑块轨道中心线通过曲柄的转动中心A A时，称为对心曲柄滑块机构。时，称为对心曲柄滑块机构。时，称为对心曲柄滑块机构。时，称为对心曲柄滑块机构。如如如如图图图图2-122-12所示。滑块往复移动的距离所示。滑块往复移动的距离所示。滑块往复移动的距离所示。滑块往复移动的距离HH称为滑块行程。称为滑块行程。称为滑块行程。称为滑块行程。若滑块轨道中心线偏离曲柄的转动中心若滑块轨道中心线偏离曲柄的转动中心若滑块轨道中心线偏离曲柄的转动中心若滑块轨
28、道中心线偏离曲柄的转动中心A A，称为偏置曲柄滑块机构。，称为偏置曲柄滑块机构。，称为偏置曲柄滑块机构。，称为偏置曲柄滑块机构。如如如如图图图图2-132-13所示滑块轨道中心线与曲柄的转动中心的垂直距离所示滑块轨道中心线与曲柄的转动中心的垂直距离所示滑块轨道中心线与曲柄的转动中心的垂直距离所示滑块轨道中心线与曲柄的转动中心的垂直距离e e称为偏心称为偏心称为偏心称为偏心距。距。距。距。上一页 下一页返回第一节第一节 平面连杆机构的基本形式平面连杆机构的基本形式及其演化及其演化(3)(3)曲柄滑块机构的应用曲柄滑块机构的应用曲柄滑块机构的应用曲柄滑块机构的应用 曲柄滑块机构可将主动滑块的往复直
29、线运曲柄滑块机构可将主动滑块的往复直线运曲柄滑块机构可将主动滑块的往复直线运曲柄滑块机构可将主动滑块的往复直线运动经连杆转化为从动曲柄的连续转动，如应用于发动机中动经连杆转化为从动曲柄的连续转动，如应用于发动机中动经连杆转化为从动曲柄的连续转动，如应用于发动机中动经连杆转化为从动曲柄的连续转动，如应用于发动机中;也可将主也可将主也可将主也可将主动曲柄的连续转动经连杆转化为从动滑块的往复直线运动，如应用于动曲柄的连续转动经连杆转化为从动滑块的往复直线运动，如应用于动曲柄的连续转动经连杆转化为从动滑块的往复直线运动，如应用于动曲柄的连续转动经连杆转化为从动滑块的往复直线运动，如应用于往复式气体压缩
30、机、往复式液体泵等机械中。往复式气体压缩机、往复式液体泵等机械中。往复式气体压缩机、往复式液体泵等机械中。往复式气体压缩机、往复式液体泵等机械中。2.2.偏心轮机构偏心轮机构偏心轮机构偏心轮机构(1)(1)偏心轮机构的组成偏心轮机构的组成偏心轮机构的组成偏心轮机构的组成 在曲柄滑块机构中，如果要求滑块的行程在曲柄滑块机构中，如果要求滑块的行程在曲柄滑块机构中，如果要求滑块的行程在曲柄滑块机构中，如果要求滑块的行程HH较小，则曲柄的长度较小，则曲柄的长度较小，则曲柄的长度较小，则曲柄的长度r r也必须较小，因此曲柄两端的转动副也必须较小，因此曲柄两端的转动副也必须较小，因此曲柄两端的转动副也必须
31、较小，因此曲柄两端的转动副A A、B B靠得靠得靠得靠得很近。为了提高曲柄的强度，需要将曲柄做成偏心轮形式。由偏心轮、很近。为了提高曲柄的强度，需要将曲柄做成偏心轮形式。由偏心轮、很近。为了提高曲柄的强度，需要将曲柄做成偏心轮形式。由偏心轮、很近。为了提高曲柄的强度，需要将曲柄做成偏心轮形式。由偏心轮、连杆、滑块和机架组成的机构称为偏心轮机构，如连杆、滑块和机架组成的机构称为偏心轮机构，如连杆、滑块和机架组成的机构称为偏心轮机构，如连杆、滑块和机架组成的机构称为偏心轮机构，如图图图图2-142-14所示。所示。所示。所示。(2)(2)偏心轮机构的工作原理偏心轮机构的工作原理偏心轮机构的工作原理
32、偏心轮机构的工作原理 偏心轮机构的实质就是曲柄滑块机构的偏心轮机构的实质就是曲柄滑块机构的偏心轮机构的实质就是曲柄滑块机构的偏心轮机构的实质就是曲柄滑块机构的变形。变形。变形。变形。上一页 下一页返回第一节第一节 平面连杆机构的基本形式平面连杆机构的基本形式及其演化及其演化偏心轮是转动副偏心轮是转动副偏心轮是转动副偏心轮是转动副B B扩大到包括转动副扩大到包括转动副扩大到包括转动副扩大到包括转动副A A而形成的，偏心轮的特点是几而形成的，偏心轮的特点是几而形成的，偏心轮的特点是几而形成的，偏心轮的特点是几何中心何中心何中心何中心B B和转动中心和转动中心和转动中心和转动中心A A不重合。当偏心
33、轮绕转动中心不重合。当偏心轮绕转动中心不重合。当偏心轮绕转动中心不重合。当偏心轮绕转动中心A A转动时，其几何转动时，其几何转动时，其几何转动时，其几何中心中心中心中心B B绕转动中心绕转动中心绕转动中心绕转动中心A A做圆周运动，从而带动套装在偏心轮上的连杆运做圆周运动，从而带动套装在偏心轮上的连杆运做圆周运动，从而带动套装在偏心轮上的连杆运做圆周运动，从而带动套装在偏心轮上的连杆运动，进而使滑块在机架滑槽内往复移动。转动中心动，进而使滑块在机架滑槽内往复移动。转动中心动，进而使滑块在机架滑槽内往复移动。转动中心动，进而使滑块在机架滑槽内往复移动。转动中心A A到偏心轮中心到偏心轮中心到偏心
34、轮中心到偏心轮中心B B的距离的距离的距离的距离e e称为偏心距，相当于曲柄滑块机构中的曲柄长度。称为偏心距，相当于曲柄滑块机构中的曲柄长度。称为偏心距，相当于曲柄滑块机构中的曲柄长度。称为偏心距，相当于曲柄滑块机构中的曲柄长度。(3)(3)偏心轮机构的应用偏心轮机构的应用偏心轮机构的应用偏心轮机构的应用 在偏心轮机构中，由于偏心距较小，一般只在偏心轮机构中，由于偏心距较小，一般只在偏心轮机构中，由于偏心距较小，一般只在偏心轮机构中，由于偏心距较小，一般只能以偏心轮为主动件，将它的连续转动转化为滑块的往复移动。偏心能以偏心轮为主动件，将它的连续转动转化为滑块的往复移动。偏心能以偏心轮为主动件，
35、将它的连续转动转化为滑块的往复移动。偏心能以偏心轮为主动件，将它的连续转动转化为滑块的往复移动。偏心轮机构常用于曲柄承受较大冲击载荷，或曲柄长度较短的机器中，如轮机构常用于曲柄承受较大冲击载荷，或曲柄长度较短的机器中，如轮机构常用于曲柄承受较大冲击载荷，或曲柄长度较短的机器中，如轮机构常用于曲柄承受较大冲击载荷，或曲柄长度较短的机器中，如应用于小型往复泵、冲床、剪床及颚式破碎机等机械设备中。应用于小型往复泵、冲床、剪床及颚式破碎机等机械设备中。应用于小型往复泵、冲床、剪床及颚式破碎机等机械设备中。应用于小型往复泵、冲床、剪床及颚式破碎机等机械设备中。3.3.导杆机构导杆机构导杆机构导杆机构(1
36、)(1)动导杆机构动导杆机构动导杆机构动导杆机构 在对心曲柄滑块机构中。在对心曲柄滑块机构中。在对心曲柄滑块机构中。在对心曲柄滑块机构中。上一页 下一页返回第一节第一节 平面连杆机构的基本形式平面连杆机构的基本形式及其演化及其演化如如如如图图图图2-15(a)2-15(a)所示，如果以构件所示，如果以构件所示，如果以构件所示，如果以构件1 1作为机架，构件作为机架，构件作为机架，构件作为机架，构件2 2和构件和构件和构件和构件4 4为连架杆，为连架杆，为连架杆，为连架杆，其中构件其中构件其中构件其中构件2 2和和和和4 4可以分别绕可以分别绕可以分别绕可以分别绕B,AB,A点做整周转动，视为曲
37、柄点做整周转动，视为曲柄点做整周转动，视为曲柄点做整周转动，视为曲柄;滑块滑块滑块滑块3 3一方面一方面一方面一方面与构件与构件与构件与构件4 4一同绕一同绕一同绕一同绕A A点转动，另一方面与构件点转动，另一方面与构件点转动，另一方面与构件点转动，另一方面与构件4 4之间做往复移动。由于构之间做往复移动。由于构之间做往复移动。由于构之间做往复移动。由于构件件件件4 4充当了滑块充当了滑块充当了滑块充当了滑块3 3的导路，因此称为导杆。由曲柄、导杆、滑块和机架的导路，因此称为导杆。由曲柄、导杆、滑块和机架的导路，因此称为导杆。由曲柄、导杆、滑块和机架的导路，因此称为导杆。由曲柄、导杆、滑块和机
38、架组成的机构，称为导杆机构。由于导杆能做整周转动，因此称为转动组成的机构，称为导杆机构。由于导杆能做整周转动，因此称为转动组成的机构，称为导杆机构。由于导杆能做整周转动，因此称为转动组成的机构，称为导杆机构。由于导杆能做整周转动，因此称为转动导杆机构，此时机架长度小于曲柄长度。导杆机构，此时机架长度小于曲柄长度。导杆机构，此时机架长度小于曲柄长度。导杆机构，此时机架长度小于曲柄长度。(2)(2)摆动导杆机构若取机架长度大于曲柄长度，导杆摆动导杆机构若取机架长度大于曲柄长度，导杆摆动导杆机构若取机架长度大于曲柄长度，导杆摆动导杆机构若取机架长度大于曲柄长度，导杆4 4只能做往复摆动，只能做往复摆
39、动，只能做往复摆动，只能做往复摆动，形成摆动导杆机构，如形成摆动导杆机构，如形成摆动导杆机构，如形成摆动导杆机构，如图图图图2-15(b)2-15(b)所示。所示。所示。所示。(3)(3)导杆机构的应用导杆机构的应用导杆机构的应用导杆机构的应用图图图图2-15(a)2-15(a)所示的这种机构常与其他构件组合，用于简易刨床、插床以所示的这种机构常与其他构件组合，用于简易刨床、插床以所示的这种机构常与其他构件组合，用于简易刨床、插床以所示的这种机构常与其他构件组合，用于简易刨床、插床以及回转泵、转动式发动机等机械中。及回转泵、转动式发动机等机械中。及回转泵、转动式发动机等机械中。及回转泵、转动式
40、发动机等机械中。上一页 下一页返回第一节第一节 平面连杆机构的基本形式平面连杆机构的基本形式及其演化及其演化曲柄摆动导杆机构常与其他构件组合，用于牛头刨床和插床等机械中，曲柄摆动导杆机构常与其他构件组合，用于牛头刨床和插床等机械中，曲柄摆动导杆机构常与其他构件组合，用于牛头刨床和插床等机械中，曲柄摆动导杆机构常与其他构件组合，用于牛头刨床和插床等机械中，如如如如图图图图2-162-16所示。所示。所示。所示。4.4.摇块机构摇块机构摇块机构摇块机构若将图若将图若将图若将图2-122-12中的连杆中的连杆中的连杆中的连杆BCBC作为机架，滑块只能绕作为机架，滑块只能绕作为机架，滑块只能绕作为机架
41、，滑块只能绕C C点摆动，就得到曲柄点摆动，就得到曲柄点摆动，就得到曲柄点摆动，就得到曲柄摇块机构，简称摇块机构，如摇块机构，简称摇块机构，如摇块机构，简称摇块机构，如摇块机构，简称摇块机构，如图图图图2-172-17所示。所示。所示。所示。摇块机构常用于汽车、吊车等摆动缸式气、液动机构中，如摇块机构常用于汽车、吊车等摆动缸式气、液动机构中，如摇块机构常用于汽车、吊车等摆动缸式气、液动机构中，如摇块机构常用于汽车、吊车等摆动缸式气、液动机构中，如图图图图2-182-18所所所所示。示。示。示。5.5.定块机构定块机构定块机构定块机构若将图若将图若将图若将图2-122-12中的滑块中的滑块中的滑
42、块中的滑块3 3作为机架，作为机架，作为机架，作为机架，BCBC杆成为绕转动副杆成为绕转动副杆成为绕转动副杆成为绕转动副C C摆动的摇杆，摆动的摇杆，摆动的摇杆，摆动的摇杆，ACAC杆成为滑块做往复移动，就得到摇杆滑块机构，又称为定块机构。杆成为滑块做往复移动，就得到摇杆滑块机构，又称为定块机构。杆成为滑块做往复移动，就得到摇杆滑块机构，又称为定块机构。杆成为滑块做往复移动，就得到摇杆滑块机构，又称为定块机构。定块机构常用于如定块机构常用于如定块机构常用于如定块机构常用于如图图图图2-192-19所示的手摇唧筒或双作用式水泵等机械中。所示的手摇唧筒或双作用式水泵等机械中。所示的手摇唧筒或双作用
43、式水泵等机械中。所示的手摇唧筒或双作用式水泵等机械中。上一页 返回第二节第二节 平面四杆机构存在曲柄的条件及平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性基本特性一、铰链四杆机构存在曲柄的条件一、铰链四杆机构存在曲柄的条件1.1.推导过程推导过程推导过程推导过程铰链四杆机构有三种基本形式，其主要区别就在于机构中是否存在曲铰链四杆机构有三种基本形式，其主要区别就在于机构中是否存在曲铰链四杆机构有三种基本形式，其主要区别就在于机构中是否存在曲铰链四杆机构有三种基本形式，其主要区别就在于机构中是否存在曲柄以及曲柄的数目。在铰链四杆机构中，是否存在曲柄、有几个曲柄，柄以及曲柄的数目。在铰链四杆机构中，是否存在曲
44、柄、有几个曲柄，柄以及曲柄的数目。在铰链四杆机构中，是否存在曲柄、有几个曲柄，柄以及曲柄的数目。在铰链四杆机构中，是否存在曲柄、有几个曲柄，与各构件的尺寸及取哪一个构件作为机架有关。下面分析铰链四杆机与各构件的尺寸及取哪一个构件作为机架有关。下面分析铰链四杆机与各构件的尺寸及取哪一个构件作为机架有关。下面分析铰链四杆机与各构件的尺寸及取哪一个构件作为机架有关。下面分析铰链四杆机构存在曲柄的条件。构存在曲柄的条件。构存在曲柄的条件。构存在曲柄的条件。如如如如图图图图2-202-20所示铰链四杆机构中，所示铰链四杆机构中，所示铰链四杆机构中，所示铰链四杆机构中，ABAB为曲柄，为曲柄，为曲柄，为曲
45、柄，CDCD为摇杆，各杆的长度为摇杆，各杆的长度为摇杆，各杆的长度为摇杆，各杆的长度分别为分别为分别为分别为a a，b,c,db,c,d。因。因。因。因ABAB为曲柄，因此可作出其做整周转动时两次与为曲柄，因此可作出其做整周转动时两次与为曲柄，因此可作出其做整周转动时两次与为曲柄，因此可作出其做整周转动时两次与连杆共线的位置，如图中连杆共线的位置，如图中连杆共线的位置，如图中连杆共线的位置，如图中 所示。在曲柄与连杆部分所示。在曲柄与连杆部分所示。在曲柄与连杆部分所示。在曲柄与连杆部分重叠而成共线的位置，构成重叠而成共线的位置，构成重叠而成共线的位置，构成重叠而成共线的位置，构成 ;在曲柄与连
46、杆相延长而成共线在曲柄与连杆相延长而成共线在曲柄与连杆相延长而成共线在曲柄与连杆相延长而成共线的位置，构成的位置，构成的位置，构成的位置，构成 。下一页返回第二节第二节 平面四杆机构存在曲柄的条件及平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性基本特性根据三角形两边之和必大于第三边，对于根据三角形两边之和必大于第三边，对于根据三角形两边之和必大于第三边，对于根据三角形两边之和必大于第三边，对于 有有有有 c(b-a)+d c(b-a)+d d(b-a)+c d(b-a)+c移项得移项得移项得移项得 a+cb+d a+cb+d a+db+c a+db+c对于对于对于对于 有有有有 a+bc+d a+bc+
47、d由于由于由于由于 与与与与 的形状随各杆的相对长度不同而变化，故考虑的形状随各杆的相对长度不同而变化，故考虑的形状随各杆的相对长度不同而变化，故考虑的形状随各杆的相对长度不同而变化，故考虑三角形变为一直线的特殊情况，此时，曲柄与连杆成一直线的位置即三角形变为一直线的特殊情况，此时，曲柄与连杆成一直线的位置即三角形变为一直线的特殊情况，此时，曲柄与连杆成一直线的位置即三角形变为一直线的特殊情况，此时，曲柄与连杆成一直线的位置即四杆共线的位置。在曲柄与另一杆长度之和正好等于其余两杆长度之四杆共线的位置。在曲柄与另一杆长度之和正好等于其余两杆长度之四杆共线的位置。在曲柄与另一杆长度之和正好等于其余
48、两杆长度之四杆共线的位置。在曲柄与另一杆长度之和正好等于其余两杆长度之和时才出现这一特殊情况。和时才出现这一特殊情况。和时才出现这一特殊情况。和时才出现这一特殊情况。上一页 下一页返回第二节第二节 平面四杆机构存在曲柄的条件及平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性基本特性于是上面三式应写为于是上面三式应写为于是上面三式应写为于是上面三式应写为 （2-12-1）将上述三式中每两式相加并简化，可得将上述三式中每两式相加并简化，可得将上述三式中每两式相加并简化，可得将上述三式中每两式相加并简化，可得 （2-22-2）2.2.存在条件和结论存在条件和结论存在条件和结论存在条件和结论由此可归纳出铰链四杆机
49、构中曲柄存在的条件：由此可归纳出铰链四杆机构中曲柄存在的条件：由此可归纳出铰链四杆机构中曲柄存在的条件：由此可归纳出铰链四杆机构中曲柄存在的条件：(1)(1)四杆机构中曲柄存在的条件四杆机构中曲柄存在的条件四杆机构中曲柄存在的条件四杆机构中曲柄存在的条件上一页 下一页返回第二节第二节 平面四杆机构存在曲柄的条件及平面四杆机构存在曲柄的条件及基本特性基本特性连架杆和机架中必有一杆为最短杆连架杆和机架中必有一杆为最短杆连架杆和机架中必有一杆为最短杆连架杆和机架中必有一杆为最短杆(简称最短杆条件简称最短杆条件简称最短杆条件简称最短杆条件););最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和最短杆与
50、最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和(简称长度和简称长度和简称长度和简称长度和条件条件条件条件)。通过分析可得如下结论通过分析可得如下结论通过分析可得如下结论通过分析可得如下结论:(2)(2)结论结论结论结论铰链四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余铰链四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余铰链四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余铰链四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则根据机架选取的不同，可有下列三种情况两杆长度