第八章四杆机构.ppt
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第八章第八章 平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计 本章要求本章要求 1.1.了解平面连杆机构的组成、特点及应用了解平面连杆机构的组成、特点及应用; ; 2. 2.掌握掌握平面四杆机构平面四杆机构的基本型式、演化型式的基本型式、演化型式; ; 3.3.掌握四杆机构曲柄存在条件，压力角、传动角、掌握四杆机构曲柄存在条件，压力角、传动角、死点、急回运动及行程速比系数等基本概念死点、急回运动及行程速比系数等基本概念; ; 4. 4.掌握平面四杆机构的主要设计方法（图解法）掌握平面四杆机构的主要设计方法（图解法） 一、连杆机构的一、连杆机构的构成构成 由若干个构件通过低副连接而组成的机构由若干个构件通过低副连接而组成的机构, ,又称为又称为低副机构低副机构 连架杆连架杆机架机架连架杆连架杆连杆连杆§§8-1 8-1 平面平面连杆机构连杆机构组成以及特点组成以及特点 原动件原动件1 1的运动经过中间构件的运动经过中间构件2 2传动到从动件传动到从动件3 3。
1，连杆机构运动，连杆机构运动1.1.连架杆连架杆4.4.机架机架3.3.连架杆连架杆2.2.连杆连杆 缝纫机中的连杆机构缝纫机中的连杆机构2，连杆机构应用，连杆机构应用 雷达中的连杆机构雷达中的连杆机构动画演示动画演示 3 3，最常见的连杆机构型式，最常见的连杆机构型式铰链四杆机构铰链四杆机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构导杆机构导杆机构 二、连杆机构的分类二、连杆机构的分类 所有构件均在相互平行的平面内运动的连杆所有构件均在相互平行的平面内运动的连杆机构，称为平面连杆机构机构，称为平面连杆机构（重点讨论）重点讨论）1 1、平面连杆机构、平面连杆机构 所有构件不全在相互平行的平面内运动的连杆机构，所有构件不全在相互平行的平面内运动的连杆机构，称为空间连杆机构称为空间连杆机构2 2、空间连杆机构（不涉及）、空间连杆机构（不涉及） 三、平面连杆机构的优缺点三、平面连杆机构的优缺点1 1、、低副机构，承载能力较大，耐冲击，便于润低副机构，承载能力较大，耐冲击，便于润滑，磨损小；滑，磨损小；2 2、、圆柱面制造比较容易，结构简单，工作可靠；圆柱面制造比较容易，结构简单，工作可靠； 3 3、可以实现不同的运动规律和特定轨迹要求。
可以实现不同的运动规律和特定轨迹要求 用于受力较大的挖掘机，破碎机用于受力较大的挖掘机，破碎机 用于实现各种不同的运动规律和轨迹要求，用于实现各种不同的运动规律和轨迹要求，连杆曲线图谱连杆曲线图谱————书书121121页页动画演示动画演示 4 4、当机构复杂时累计误差较大，影响其传、当机构复杂时累计误差较大，影响其传动精度，并且效率较低动精度，并且效率较低5 5、惯性力不容易平衡，不适合于高速传动惯性力不容易平衡，不适合于高速传动6 6、不易精确地满足各种运动规律和运动轨、不易精确地满足各种运动规律和运动轨迹的要求迹的要求 §§8-2 8-2 平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的类型和应用一、基本类型及应用一、基本类型及应用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基本类型基本类型 1 1、曲柄摇杆机构、曲柄摇杆机构 若在铰链四杆机构的两连架杆中，一个若在铰链四杆机构的两连架杆中，一个为曲柄（整周回转），另一为摇杆（不能整为曲柄（整周回转），另一为摇杆（不能整周回转），则此四杆机构称为曲柄摇杆机构周回转），则此四杆机构称为曲柄摇杆机构 雷达天线装置雷达天线装置曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 2 2、双曲柄机构、双曲柄机构 铰链四杆机构中的两连架杆均为铰链四杆机构中的两连架杆均为曲柄，则此四杆机构称为双曲柄机曲柄，则此四杆机构称为双曲柄机构。
构动画演示动画演示 在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相等在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相等且平行，两曲柄的转向相同，称为平行四边且平行，两曲柄的转向相同，称为平行四边形机构典型的双曲柄机构典型的双曲柄机构- -平行四边形机构平行四边形机构 应用应用蒸汽机车驱动装置蒸汽机车驱动装置 摄影升降机构摄影升降机构动画演示动画演示 在双曲柄机构中，若在双曲柄机构中，若相对两杆的长度相等，相对两杆的长度相等，但不平行但不平行( (BCBC与与AD)AD)，，两两曲柄转向相反（曲柄转向相反（ABAB与与CDCD），），称为反平行四边称为反平行四边形机构反平行四边形机构反平行四边形机构车车门门开开闭闭机机构构 双曲柄机构的应用双曲柄机构的应用惯性筛机构惯性筛机构 3 3、双摇杆机构、双摇杆机构 若铰链四杆机构的两连架杆均为摇杆，若铰链四杆机构的两连架杆均为摇杆，则此四杆机构称为双摇杆机构则此四杆机构称为双摇杆机构 双摇杆机构的应用双摇杆机构的应用鹤式起重机鹤式起重机————动画动画 汽车前轮转向机构汽车前轮转向机构在双摇杆机构中若两摇杆长度相等，在双摇杆机构中若两摇杆长度相等，则称为等腰梯形机构。
则称为等腰梯形机构 二、平面四杆机构的演化二、平面四杆机构的演化1 1、改变构件形状与尺寸、改变构件形状与尺寸 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构, ,当当3 3杆长为无穷大时杆长为无穷大时 曲柄滑块机曲柄滑块机构构 当当3 3杆长为无穷大时杆长为无穷大时 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 2 2、选用不同构件为机架、选用不同构件为机架（（1 1）曲柄摇杆机构）曲柄摇杆机构(0~360°)(0~360°)(0~360°)(0~360°)(<360°)(<360°)1 12 23 34 4A AB BC CD D周转副周转副构件构件4 4为机架为机架摆动副摆动副 双曲柄机构双曲柄机构(0~360°)(0~360°)1234ABDC双双摇杆机构摇杆机构(<360°)1234ABCD(<360°)构件构件1(1(曲柄）曲柄）为机架为机架构件构件3 3（连（连杆）为机架杆）为机架选用不同构件为机架选用不同构件为机架 双曲柄机构双曲柄机构双双摇杆机构摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 导杆机构导杆机构曲柄摇块机构曲柄摇块机构（（2 2）曲柄滑块机构）曲柄滑块机构定块机构定块机构（移动导杆机构）（移动导杆机构） 曲柄摇块机构应用曲柄摇块机构应用 偏心轮机构偏心轮机构3 3，变化运动副尺寸，变化运动副尺寸 4 4，运动副元素的逆换（知道即可），运动副元素的逆换（知道即可）曲柄滑块机构曲柄滑块机构BA1234C曲柄摇块机构曲柄摇块机构2 2，，3 3 换成移动换成移动副，副，3 3，，4 4换成换成转动副转动副 三、机构应用实例（有些新的机构）三、机构应用实例（有些新的机构）1 1，移动导杆机构，移动导杆机构 2 2，双滑块机构（正弦机构），双滑块机构（正弦机构） 3 3，双转块机构，双转块机构 偏心轮机构偏心轮机构 搅拌机搅拌机——铰链四杆机构铰链四杆机构 抽水机抽水机————移动导杆机构（直动滑杆机构）移动导杆机构（直动滑杆机构） 车门开闭装置（反平行四边形机构）车门开闭装置（反平行四边形机构） 卡车车厢（曲柄摇块机构）卡车车厢（曲柄摇块机构） 汽车前轮转向（汽车前轮转向（等腰梯形机构）等腰梯形机构） 鹤式起重机（双摇杆机构）鹤式起重机（双摇杆机构） 升降机（平行四边形机构）升降机（平行四边形机构） §§8-3 8-3 平面四杆机构的基本知识平面四杆机构的基本知识****一、铰链四杆机构有曲柄的条件一、铰链四杆机构有曲柄的条件；；二、压力角和传动角二、压力角和传动角；；三、急回运动和行程速比系数三、急回运动和行程速比系数；；四、机构的死点位置四、机构的死点位置。
构件构件ABAB要为曲柄，则转动副要为曲柄，则转动副A A应为周转副；应为周转副；因此因此ABAB杆应能占据与杆应能占据与ADAD共线的位置共线的位置AB'AB'及及AB''AB''一、铰链四杆机构有曲柄的条件一、铰链四杆机构有曲柄的条件推导过程推导过程——略略 结论：铰链四杆机构有曲柄的条件结论：铰链四杆机构有曲柄的条件1 1、最短杆和最长杆长度之和小于或等于其它两杆、最短杆和最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和长度之和————杆长条件；杆长条件；2 2、最短杆是连架杆或机架、最短杆是连架杆或机架————最短杆位置条件最短杆位置条件 * *若不满足杆长条件，则没有曲柄，即永远是若不满足杆长条件，则没有曲柄，即永远是双摇杆机构；双摇杆机构； * *若满足杆长条件，则有曲柄存在的可能，是若满足杆长条件，则有曲柄存在的可能，是否有还要看最短杆的位置否有还要看最短杆的位置( (或说：看哪个杆为或说：看哪个杆为机架） 满足杆长条件：满足杆长条件：（（1 1）若取最短杆为连架杆：曲柄摇杆机构）若取最短杆为连架杆：曲柄摇杆机构 （（2 2个）个） （（2 2）若取最短杆为机架：双曲柄机构）若取最短杆为机架：双曲柄机构 （（3 3）若取最短杆为连杆：双摇杆机构）若取最短杆为连杆：双摇杆机构 不满足杆长条件不满足杆长条件无论哪个杆做机架，永远是双摇杆机构无论哪个杆做机架，永远是双摇杆机构。
归纳：铰链四杆机构的类型与尺寸的关系：归纳：铰链四杆机构的类型与尺寸的关系：2 2以最短杆为机架，则双曲柄机构；以最短杆为机架，则双曲柄机构；以最短杆为连架杆，则曲柄摇杆机构（以最短杆为连架杆，则曲柄摇杆机构（2 2个）；个）； 1 13 3以最短杆为连杆，则双摇杆机构以最短杆为连杆，则双摇杆机构1 1）如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于）如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其它两杆长度之和其它两杆长度之和. .2 2）如果不满足杆长条件，则不论选哪个构件为）如果不满足杆长条件，则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构机架，都为双摇杆机构书上练习，书上练习，144144页，页，8-68-6 曲柄滑块机构有曲柄的条件（自学）曲柄滑块机构有曲柄的条件（自学）AB1234eCabD有曲柄的条件有曲柄的条件 二、压力角和传动角二、压力角和传动角1 1、压力角、压力角 从动从动件件的受力方向的受力方向F F与与速度速度V V方向所夹的方向所夹的锐角锐角vcF1ABCD234从动件从动件CDCD受力受力F F的作的作用线与用线与C C点的绝对速点的绝对速度度vcvc 所夹所夹锐角锐角，称，称为为此位置此位置的压力角。
的压力角 vcFF1F21ABCD234力力F F2 2 只能使铰链只能使铰链C C、、D D产生压轴力，希望它越小越好产生压轴力，希望它越小越好力力F F1 1 越大推动机构的有效分力就越大，传力效果就越大推动机构的有效分力就越大，传力效果就越好；越好；结论：结论： 越小越好越小越好分析压力角大小影响分析压力角大小影响因此，对连杆机构中的因此，对连杆机构中的压力角压力角提出了限制，提出了限制，最大不能超过最大不能超过 40° 40°～～50°50°，，即：即： <[<[] = 40°] = 40°～～50°50° vcFF1F21ABCD234越小，受力越好越小，受力越好越大，受力越好越大，受力越好2 2、传动角、传动角 压力角的余角压力角的余角称为机构在此位置的传动角称为机构在此位置的传动角 = 90 = 90º- - 平面四杆机构最小传动角的位置平面四杆机构最小传动角的位置原动件为原动件为ABAB当当为锐角时，传动角为锐角时，传动角4vcABCDF123当当 为钝角时，传动角为钝角时，传动角fF1vcDFCABF21234abcd 最小传动角最小传动角 γγminmin出现在出现在曲柄与机架曲柄与机架共线的共线的两个两个位位置上，即为置上，即为 minmin或或 maxmax时的两个位置，时的两个位置，比较这两比较这两个位置传动角，个位置传动角，即可求出最小传动角即可求出最小传动角γγminmin。
4vcABCDF123B2 DAC2B1C1 复习复习：：1 1，如何判断一个四杆机构是否有曲柄，如何判断一个四杆机构是否有曲柄？有几个曲柄？？有几个曲柄？2 2，曲柄摇杆机构最小传动角位置？，曲柄摇杆机构最小传动角位置？ ACBDvBFFvcaAB134Cb2vcABC12F FvB3B123AC各机构压力角与传动角各机构压力角与传动角 曲柄滑块机构曲柄滑块机构γγminmin何时出现？何时出现？FvcDB1C1342aAB1CbeC1A23B4 三、急回运动和行程速比系数三、急回运动和行程速比系数极位夹角极位夹角, , 急回运动急回运动 1 1、极位夹角、极位夹角 曲柄摇杆机构中曲柄摇杆机构中曲柄与连杆曲柄与连杆两次共线位置时两次共线位置时, ,曲柄之间所夹锐角曲柄之间所夹锐角 称为极位夹角称为极位夹角当当ABAB与与BCBC两次共线时，两次共线时，摇杆摇杆CDCD处于两极限位置处于两极限位置摇杆在两极限位置所夹角称为摆角摇杆在两极限位置所夹角称为摆角 B2C2B1C1A21C34BDab bcd d摆角摆角极位夹角极位夹角 B2C2B1C1曲柄转角曲柄转角对应的时间对应的时间摇杆点摇杆点C C的的平均速度平均速度A21C34BDabcd摆角摆角极位夹角极位夹角v1v2))2 2、急回运动（、急回运动（前提：曲柄匀速转动）前提：曲柄匀速转动）t t1 1> >t t2 2v v2 2> >v v1 1 在曲柄等速回转的情况下在曲柄等速回转的情况下 ，摇杆往复摆，摇杆往复摆动速度不同动速度不同, ,即回程速度大于工作行程速度，即回程速度大于工作行程速度，称为急回运动。
称为急回运动v v2 2> >v v1 1急回运动急回运动:3 3、行程速比系数、行程速比系数k k 为衡量摇杆急回运动的程度，把摇杆为衡量摇杆急回运动的程度，把摇杆往复摆动平均速度的比值（大于往复摆动平均速度的比值（大于1 1）称）称为行程速比系数，即：为行程速比系数，即： 由 注意：注意： （（1 1）四杆机构有无急回运动，取决）四杆机构有无急回运动，取决于于曲柄与连杆共线位置的曲柄与连杆共线位置的夹角夹角 ；； （（2 2）只要机构在运行过程中）只要机构在运行过程中具有极具有极位夹角位夹角 ，，则该机构就则该机构就具有急回作用具有急回作用；； （（3 3））极为极为夹角夹角 =0=0，则，则K=1K=1，无，无急回急回运动；运动； （（4 4）） 角越大，则角越大，则K K值越大，说明急值越大，说明急回运动的性质也越显著回运动的性质也越显著 曲柄滑块机构中，原动件曲柄滑块机构中，原动件ABAB以以等速转动等速转动C1B1B2HC2偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构2AB134eCab,有急回特性有急回特性。
曲柄摆动导杆机构曲柄摆动导杆机构B2B1有急回特性有急回特性AB 四、机构的死点位置四、机构的死点位置 指从动件的传动角指从动件的传动角 =0°(=0°(或或 =90°)=90°)时机构所处的位置（有效时机构所处的位置（有效分力分力=0=0的位置）的位置）注：不考虑构件的重力、惯性力和（注：不考虑构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦力的影响）运动副中的摩擦力的影响）1 1、死点位置、死点位置 曲柄摇杆机构，摇杆为主动件，研究曲柄摇杆机构，摇杆为主动件，研究B点压点压力角或传动角力角或传动角 当曲柄与连杆共线时：当曲柄与连杆共线时： 如图示如图示当摇杆当摇杆1 1为主动件为主动件，曲柄与连，曲柄与连杆杆共线共线时的位置时的位置 对从动曲柄对从动曲柄3 3的的有效力矩为零有效力矩为零，故，故不能推动曲柄转动不能推动曲柄转动, , 机构的这种位置机构的这种位置称为称为死点位置死点位置此时传动角此时传动角 =0°=0°或或 =90°=90° B2C2vB踏板踏板脚脚AB1C1DFB 缝纫机主运动机构缝纫机主运动机构存在死点位置，因此有时产生跳线（断线）现象。
存在死点位置，因此有时产生跳线（断线）现象 曲柄滑块机构，当以滑块曲柄滑块机构，当以滑块3 3为主动件时有为主动件时有死点位置死点位置————自己分析自己分析 2.2.死点位置的克服办法死点位置的克服办法例：缝纫机借助例：缝纫机借助于带轮的惯性于带轮的惯性通过死点通过死点1 1）利用构件惯性）利用构件惯性 机车车轮联动机构，左右车轮两组曲柄滑块机车车轮联动机构，左右车轮两组曲柄滑块机构中，曲柄机构中，曲柄ABAB与与A’B’A’B’位置错开位置错开90°90°2 2）利用机构错位排列）利用机构错位排列 3 3、死点位置在机构中的作用、死点位置在机构中的作用钻床工件夹紧机构钻床工件夹紧机构飞机起落架机构飞机起落架机构 §§8-48-4平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计一、四杆机构设计的基本问题一、四杆机构设计的基本问题二、图解法机构设计二、图解法机构设计三、三、解析法机构设计解析法机构设计 一一 、四杆机构设计的基本问题、四杆机构设计的基本问题1 1）实现）实现给定位置给定位置的设计的设计（（导引机构设计导引机构设计））2 2）实现）实现预定运动规律预定运动规律的设计的设计（（函数机构设计函数机构设计））3 3））实现实现预定轨迹预定轨迹的设计（的设计（轨迹机构设计轨迹机构设计）） 1 1. .实现给定位置的设计实现给定位置的设计 要求所设计的机构要求所设计的机构能引导连杆顺序通能引导连杆顺序通过一系列给定的位过一系列给定的位置。
即要求连杆能置即要求连杆能依次占据一系列给依次占据一系列给定的位置定的位置例如：满足预定的连杆位置要求例如：满足预定的连杆位置要求 飞机起落架机构飞机起落架机构要求机构能引导连杆按一定方位通过预要求机构能引导连杆按一定方位通过预定位置，所以称为导引机构设计定位置，所以称为导引机构设计铸造砂型机的翻箱机构铸造砂型机的翻箱机构满足预定的连杆位置要求例满足预定的连杆位置要求例 2 2. .实现预定运动规律的设计实现预定运动规律的设计 要求所设计的机要求所设计的机构的主、从动连构的主、从动连架杆之间的运动架杆之间的运动规律具有给定的规律具有给定的函数关系函数关系 这类设计统称为这类设计统称为函数机构设计函数机构设计 对数计算机构对数计算机构 3 3. .实现预定轨迹的设计实现预定轨迹的设计 要求所设计的机构要求所设计的机构连杆上一点的轨迹连杆上一点的轨迹能与给定的曲线相能与给定的曲线相一致一致（机构中某点（机构中某点可以实现预期的运可以实现预期的运动轨迹）动轨迹） 称为轨迹机构设计称为轨迹机构设计 鹤式起重机 搅拌机连杆实现预定轨迹的例题实现预定轨迹的例题 1 1．平面四杆机构中，是否存在死点取决于．平面四杆机构中，是否存在死点取决于 是否与连是否与连杆共线。
杆共线 A A 、主动件、主动件 B B、、 从动件从动件 C C、、 机架机架 D D、、 摇杆摇杆 2 2、在设计铰链四杆机构时，应使最小传动角、在设计铰链四杆机构时，应使最小传动角 A A、、 尽可能小一些尽可能小一些 B B 、为、为0 0 C C、、 尽可能大一些尽可能大一些 D D、、 为为9090 3. 3.一对心曲柄滑块机构中，如果将曲柄改为机架，则将演化一对心曲柄滑块机构中，如果将曲柄改为机架，则将演化为为 机构 4 4．下面简图所示的铰链四杆机构，图．下面简图所示的铰链四杆机构，图 是双曲柄机构是双曲柄机构A A））a a；； B B））b b；； C C））c c；； D D））d d 二、平面二、平面连杆机构设计连杆机构设计图解法图解法解析法解析法实验法实验法（一）图解法（一）图解法 简单、直观、易理解知识点、误差大 已知连杆长度，连杆的已知连杆长度，连杆的2 2个（或个（或3 3，，4 4。
个）工作位置个）工作位置B B1 1C C1 1与与B B2 2C C2 2设计此四杆机构设计此四杆机构1 1）给定连杆的两个位置设计四杆机构）给定连杆的两个位置设计四杆机构1.1.给定连杆的位置要求设计四杆机构给定连杆的位置要求设计四杆机构 解解 ：：B B、、C C铰链位置已知，现在关键找出铰链位置已知，现在关键找出A A，，D D两铰链位置两铰链位置设计步骤：设计步骤：1)1)选定比例画出选定比例画出B B1 1C C1 1 和和 B B2 2C C2 2；；2 2）分别过）分别过B B1 1B B2 2和和C C1 1C C2 2 作作垂直平分线；垂直平分线；3)3)分别在垂直平分线上分别在垂直平分线上取点取点A A和和D D，得四杆机构：，得四杆机构：A BA B1 1C C1 1 D D（无数组解）；（无数组解）；4)4)给出各杆长度给出各杆长度( (按比按比例量完后算出例量完后算出) ) 若给定连杆的三个位置设计四杆机构若给定连杆的三个位置设计四杆机构 A AD DB1B2B3C1C2C3设计步骤：设计步骤：1 1) )选定比例画出选定比例画出B B1 1C C1 1 , B , B2 2C C2 2, B, B3 3C C3 3 ；；2 2）分别过）分别过B B1 1B B2 2，，B B2 2B B3 3,C,C1 1C C2 2,C,C2 2C C3 3作垂直平分线作垂直平分线, ,得交点得交点ADAD；；3)3)连接连接ABAB1 1C C1 1D D得四杆机构（唯一解）；得四杆机构（唯一解）；3)3)给出各杆长度给出各杆长度( (按比例量出按比例量出) ) 2 2、已知行程速比系数、已知行程速比系数K K设计四杆机构设计四杆机构****铰链四杆机构的设计铰链四杆机构的设计已知已知K K以及其他条件（通常：从动件两个极限位置，即以及其他条件（通常：从动件两个极限位置，即摇杆长度与摆角），设计四杆机构。
摇杆长度与摆角），设计四杆机构问题的关键：找到问题的关键：找到A A点点 C1C1c c2 2A ADPθθ90-θ90-θB21 1 1 1、求极位夹角、求极位夹角、求极位夹角、求极位夹角θ: 2 2 2 2、选定、选定、选定、选定D D D D ，，，，C C C C1 1 1 1 、、、、 C C C C2 2 2 2 （已知）（已知）（已知）（已知）3 3 3 3、求、求、求、求P P P P点：过点：过点：过点：过C C C C1 1 1 1做垂线，过做垂线，过做垂线，过做垂线，过C C C C2 2 2 2做角做角做角做角90 -θ90 -θ , ,则则则则角角角角C C C C1 1 1 1PCPCPCPC2 2 2 2= = = = θθ4 4 4 4、过、过、过、过C C C C1 1 1 1C C C C2 2 2 2P P P P作外接圆作外接圆作外接圆作外接圆，，，，任选任选任选任选A A A A点（无穷解）点（无穷解）点（无穷解）点（无穷解）5 5 5 5、、、、 A A A AC C C C1 1 1 1,AC,AC,AC,AC2 2 2 2分别是分别是分别是分别是2 2 2 2个极限个极限个极限个极限位置，即曲柄与连杆处于拉位置，即曲柄与连杆处于拉位置，即曲柄与连杆处于拉位置，即曲柄与连杆处于拉直与重合共线的位置直与重合共线的位置直与重合共线的位置直与重合共线的位置计算曲柄长度计算曲柄长度计算曲柄长度计算曲柄长度 ABABABAB2 2 2 2 = = = = （（（（ACACACAC2 2 2 2 - AC - AC - AC - AC1 1 1 1））））/ 2/ 2/ 2/ 26 6 6 6、、、、连接连接 ABAB2 2C C2 2D D得四杆机构。
得四杆机构得四杆机构得四杆机构原理原理: : 同弧所对圆周角相等同弧所对圆周角相等设计步骤：设计步骤： 1 ,1 ,确定确定D D、、C C1 1、、C C2 2点，计算极为夹角；点，计算极为夹角； 2 ,找找 P ，，A A点；点；3 3 ，找，找B B点 练习：练习：（（1 1）已知摇杆的长）已知摇杆的长度度l lCDCD，，摇杆的摆摇杆的摆角角ψψ，，行程速比行程速比系数系数K K，，设计此曲设计此曲柄摇杆机构柄摇杆机构 解解: :1)1)计算极位夹角计算极位夹角 2 2）作出摇杆的两）作出摇杆的两极限位置极限位置 3 3）确定）确定A A点的位置（无其他条件，点的位置（无其他条件，则无穷组解）则无穷组解） 90°－－θ 4 4））求出曲柄、连杆的长度求出曲柄、连杆的长度 （（2 2 ）曲柄滑块机构）曲柄滑块机构已知曲柄滑块机构中滑块的行程速比系数已知曲柄滑块机构中滑块的行程速比系数K K，，滑块滑块的行程的行程H H，，偏距偏距e e，，设计此机构设计此机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 v解解:1):1)计算极位夹角计算极位夹角2 2）确定）确定A A点的位置点的位置90°－－θ 3 3））求出曲柄、连杆的长度求出曲柄、连杆的长度 HOeAc1c2BAB=(AC1-AC2)/2BC=AC1-AB 2 2、已知连架杆的对应位置（对应角位、已知连架杆的对应位置（对应角位移）设计铰链四杆机构。
移）设计铰链四杆机构B B1 1B B2 2B B3 3E E1 1E E3 3A ADDΨΨ1 1ΨΨ2 2ΨΨ3 3φφ1 1φφ2 2φφ3 3设计原理设计原理: :刚体反转法刚体反转法————转化为：按连杆预转化为：按连杆预定位置设计四杆机构问题定位置设计四杆机构问题问题：只是知道两个连架杆位置，铰链问题：只是知道两个连架杆位置，铰链B B，，C C位置未知，即：位置未知，即：连架杆长度未知连架杆长度未知 E2E2 刚化反转法刚化反转法 黑色实线为机构第一个黑色实线为机构第一个位置；位置；黑色虚线为机构第黑色虚线为机构第i个位置；个位置； 如果把机构的第如果把机构的第i i个位置个位置A Ai iB Bi iC Ci iD Di i看成一刚体，并绕看成一刚体，并绕点点D D转过转过- - 1 1i i角度角度( (即反转即反转) )，使连架杆，使连架杆C Ci iD D与与C C1 1D D重合，重合，称之为称之为““刚化反转法刚化反转法””即：机构反转到红线位置即：机构反转到红线位置D DA AC Ci iB B1 1B Bi iC C1 11i111iB B’’i iA A’’1i 相当于：黑色实线为机相当于：黑色实线为机构第一个位置；红色虚线构第一个位置；红色虚线为机构第为机构第i i个位置。
个位置该机构转化为：以该机构转化为：以CDCD为机架，为机架，ABAB为连杆的四杆机构为连杆的四杆机构 1 1、选定、选定、选定、选定A A A A、、、、 D D D D 两点和两点和两点和两点和ABABABAB长长长长 ，并按给定条件（，并按给定条件（，并按给定条件（，并按给定条件（φφφφ1 1 1 1、、、、φφφφ2 2 2 2 、、φφφφ3 3 3 3和和和和ΨΨΨΨ1 1 1 1 、、ΨΨΨΨ2 2 2 2、、、、 ΨΨΨΨ3)3)3)3) 画出画出画出画出ABABABAB1 1 1 1、、、、ABABABAB2 2 2 2、、、、ABABABAB3 3 3 3和和和和DEDEDEDE1 1 1 1、、、、DEDEDEDE2 2 2 2、、、、 DEDEDEDE3 3 3 3（（（（E E E E点不点不点不点不是铰链是铰链是铰链是铰链C C C C点）点）点）点）2 2 2 2、把、把、把、把ABABABAB2 2 2 2E E E E2 2 2 2D D D D 和和和和ABABABAB3 3 3 3E E E E3 3 3 3D D D D看作刚体，使其绕看作刚体，使其绕看作刚体，使其绕看作刚体，使其绕D D D D点转点转点转点转 ΨΨΨΨ1-1-1-1-ΨΨΨΨ2 2 2 2、、、、 ΨΨΨΨ1-1-1-1- ΨΨΨΨ3 3 3 3 两个角度得两个角度得B2′B2′，， B3′B3′B B1 1B B2 2B B3 3E E1 1E E2 2E E3 3A ADDB2′B3′B B2 2E E2 2B B3 3E E3 3DDDDA AA A：：设计步骤：设计步骤： 3 3 3 3、连接、连接、连接、连接B1 B2′B1 B2′和和 B2′ B3′B3′，并做，并做 B1 B2′B1 B2′和和 B2′B3′B2′B3′的垂的垂直平分线得交点直平分线得交点C1C14 4 4 4、、、、 连接连接 AB1C1DAB1C1D得四杆机构：得四杆机构：得四杆机构：得四杆机构：AB1C1DAB1C1DAB1C1DAB1C1D。
5 5、、 给出各杆长度给出各杆长度( (按比例量出按比例量出) )B B1 1B B2 2B B3 3E E1 1E E2 2E E3 3A AC C1 1B2′B3′DDΨΨ1 1ΨΨ2 2ΨΨ3 3φφ1 1φφ2 2φφ3 3 B1B1D DB2B2B3B3E1E1E3E3A AB2B2E2E2A AD DB3B3E3E3A AD DB3B3’’E3E3，，C1C1给定两连架杆上三对对应位置的设计问题给定两连架杆上三对对应位置的设计问题E2E2 1 1 1 1 2 2 3 3 2 2 3 3B1B1D DE1E1A AB2B2’’E2E2’’A A 设计一铰链四杆机构，已知图示摇杆设计一铰链四杆机构，已知图示摇杆CDCD的长度的长度LcdLcd=150mm=150mm，，摇杆的两极限位置与机架摇杆的两极限位置与机架ADAD所成的角度所成的角度φφ1 1=30=30º，，φφ2 2=90=90º ，，机构的行程速比系数机构的行程速比系数K K＝＝1 1，，确定曲确定曲柄柄ABAB和连杆和连杆BCBC的长度 *并判断该机构传动角是否符合要求？并判断该机构传动角是否符合要求？C1C2AD 4 4、轨迹机构设计、轨迹机构设计 轨迹机构设计使四杆机构连杆轨迹机构设计使四杆机构连杆上某一点实现给定的一段曲线轨迹上某一点实现给定的一段曲线轨迹或某一封闭曲线轨迹的设计，称为或某一封闭曲线轨迹的设计，称为轨迹机构设计。
轨迹机构设计 （按预定的运动轨迹设计四杆机构）（按预定的运动轨迹设计四杆机构） 作业：作业：8-8-4,5,6,7,8,17,234,5,6,7,8,17,23 用用解解析析法法按按预预定定的的运运动动轨轨迹迹设设计计四四杆杆机机构构，，就就是是要要确确定定机机构构的的各各尺尺度度参参数数和和连连杆杆上上描描点点的的位位置置，，使使该该点点所所描描绘绘的的连连杆曲线与预定的轨迹相符杆曲线与预定的轨迹相符 (所有机构最后介绍）所有机构最后介绍）解析法解析法 。
