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返回第八章平面连杆机构及其设计§8-1连杆机构及其传动特点§8-2平面四杆机构的类型和应用§8-3平面四杆机构的基本知识§8-4平面四杆机构的设计§8-5多杆机构连杆机构常用所含的杆数而命名，此类机构统称为连杆机构。§8-1连杆机构及其传动特点1.应用举例契贝谢夫四足步行机构（图片、动画）2.连杆机构曲柄滑块机构摆动导杆机构此类机构的共同特点：机构的原动件1运动需要经过连杆2才能传动从动件3。机构中的运动副一般均为低副。此类机构也称低副机构。连杆机构中的构件多呈杆的形状，如：四杆机构、六杆机构等。例铰链四杆机构故常称构件为杆。可实现多种运动变换和运动规律；连杆曲线形状丰富，可满足各种轨迹要求。缺点：运动链长，累积误差大，效率低；惯性力难以平衡，动载荷大，不宜用于高速运动；连杆机构及其传动特点(2/2)3.传动特点优点：§8-2平面四杆机构的类型和应用1.四杆机构的类型（1）基本型式铰链四杆机构等腰梯形机构（2）演化形式其他型式的四杆机构是由基本型式的四杆机构演化而来。方法有：1）改变构件的形状及运动尺寸2）改变运动副的尺寸曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构平行四边形机构逆平行四边形机构例铰链四杆机构的倒置曲柄滑块机构的倒置双滑块机构的倒置4）运动副元素的逆换2.四杆机构的应用（1）基本型式四杆机构的应用（2）演化型式四杆机构的应用平面四杆机构的类型和应用(2/2)3）选用不同的构件为机架（即机构的倒置）§8-3平面四杆机构的基本知识1.铰链四杆机构有曲柄的条件（2）有曲柄的条件②最短杆为连架杆或机架。例1铰链四杆机构（1）周转副的条件1）各杆长度满足杆长条件①各杆长度应满足杆长条件；2）各杆长度不满足杆长条件不论以何杆为机架，机构均为双摇杆机构。则机构为双曲柄机构；当最短杆为连架杆时，如果各杆长度不满足杆长条件，平面四杆机构的基本知识(2/5)则机构为曲柄摇杆机构；当最短杆的相对杆为机架时，当最短杆为机架时，机构为双摇杆机构。结论：如果铰链四杆机构各杆长度满足杆长条件，例2偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件：①最短杆长度＋偏距≤连杆的长度；②连架杆为最短杆。对心曲柄滑块机构有曲柄的条件：①最短杆长度≤连杆的长度；②连架杆为最短杆。2.急回运动和行程速比系数（1）急回运动主动件曲柄等速转动，从动件摇杆摆回的平均速度大于摆出的平均速度，摇杆的这种运动特性称为急回运动。（2）行程速比系数Kv2v1K=180＋θ°180－θ°=平面四杆机构的基本知识(3/5)国防科大考研题：平面连杆机构的行程速比系数K值的可能取值范围是：10.KA31.KB21.KC钱瑞明刘庆运,关于曲柄摇杆机构极位夹角的若干命题及其应用.机械工程学报.2005,7结论且θ角越大，K值越大，机构的急回性质也越显著。当机构存在极位夹角θ时，机构便具有急回运动特性；例1牛头刨床机构例2对心曲柄滑块机构例3偏置曲柄滑块机构传动角:连杆与从动件之间所夹的锐角γ最小传动角的确定：对于曲柄摇杆机构，γmin出现在主动件曲柄与机架共线的两位置之一。为了保证机构传力性能良好3．四杆机构的传动角平面四杆机构的基本知识(4/5)50~40min90~90曲柄摇杆机构中，摇杆主动，当连杆与曲柄共线时，机构的传动角γ＝0°这时，通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件转动的“顶死”现象，机构的这种位置称为“死点”。4.死点例2曲柄滑块机构例3摆动导杆机构例1曲柄摇杆机构（1）克服死点的方法1）利用安装飞轮加大惯性的方法，借惯性作用使机构闯过死点。2）采用将两组以上的同样机构组合使用，且使各组机构的死点位置相互错开排列的方法。（2）死点的应用例1飞机起落架收放机构例2折叠式桌的折叠机构平面四杆机构的基本知识(5/5)5．连杆机构的运动连续性§8-4平面四杆机构的设计1.连杆机构设计的基本问题例1流量指示机构例2牛头刨床机构（1）满足预定的连杆位置要求根据给定的要求选定机构的型式，确定各构件的尺寸，同时还要满足结构条件、动力条件和运动连续条件等。（2）满足预定的运动规律的要求即满足两连架杆预定的对应位置要求（函数生成的问题)例1小型电炉炉门的开闭机构即满足给定行程速比系数K的要求等。（刚体导引问题）连杆机构设计的三类问题：（3）满足预定的轨迹要求图解法、解析法即要求在机构的运动过程中，连杆上某些点的轨迹能满足预定的轨迹要求。例1鹤式起重机例2搅拌机构连杆机构的设计方法有：平面四杆机构的设计(2/6)2.用作图法设计四杆机构ABCD固定铰链A、D：活动铰链B、C：圆心圆或圆弧BiCi铰链间的运动关系：平面四杆机构的设计(3/6)2.将原机构的各位置的构型均视为刚体，并向某一选定位置相对移动，使新机架的各杆位置重合，便可得新连杆相对于新机架的各个位置，即实现了机构的倒置。将求活动铰链的位置问题转化为求固定铰链的位置问题这种方法又称为反转法。1.将待求活动铰链所在的杆视作新机架，而将其相对的杆视为新连杆。机构的倒置原理平面四杆机构的设计(4/6)（1）按连杆预定的位置设计四杆机构1）已知活动铰链中心的位置平面四杆机构的设计(5/6)2）已知固定铰链中心的位置求解条件讨论：当N＝3时，当N＝2时，当N＝4时，当N＝5时，有唯一解；有无穷多解；可能有无穷多解；可能有解或无解；（3）按给定的行程速比系数设计四杆机构例1曲柄摇杆机构例2曲柄滑块机构例3摆动导杆机构平面四杆机构的设计(6/6)（2）按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构1）已知两连架杆三对对应位置2）已知两连架杆四对对应位置4.用实验法设计四杆机构（1）按两连架杆的多对对应位置设计（2）按预定的轨迹设计3.用解析法设计四杆机构（1）按预定的运动规律设计1）按预定的两连架杆对应的位置设计2）按期望函数设计四杆机构（2）按预定的连杆位置设计（3）按预定的运动轨迹设计例1例2§8-5多杆机构1.多杆机构的功用（1）取得有利的传动角（2）获得较大的机械利益（3）改变从动件的运动特性（4）实现从动件带停歇的运动（5）扩大机构从动件的行程（6）使机构从动件的行程可调（7）实现特定要求下的平面导引结论由于多杆机构的尺度参数较多，因此它可以满足更为复杂的或实现更加精确的运动规律要求和轨迹要求。但其设计也较困难。（1）多杆机构的分类1）按杆数分五杆、六杆、八杆机构等；2）按自由度分单自由度、两自由度和三自由度多杆机构。（2）六杆机构的分类1）瓦特（Watt）型，有Ⅰ型、Ⅱ型两种。多杆机构(2/3)2.多杆机构的类型a)b)a)b)瓦特型斯蒂芬森型瓦特Ⅰ型瓦特Ⅱ型2）斯蒂芬森（Stephenson）型，有Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型三种。c)d)e)斯蒂芬森Ⅰ型斯蒂芬森Ⅱ型斯蒂芬森Ⅲ型多杆机构(3/3)（3）六杆机构的应用契贝谢夫四足机器人它是利用连杆曲线特性，当一对角足运动处在曲线的直线段时则着地静止不动，而另一对角足则处在曲线段作迈足运动，从而可实现类似动物的足行运动。