常用机构 课件1
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(共83张PPT)
第二章 常用机构
１.平面四连杆机构形式及条件
２.平面四杆机构的工作特性
（一）教学要求
１.了解的组成；掌握运动副及机构运动简图
２.熟悉平面四杆机构的基本类型、应用及平面四杆机构的演化。
２.理解平面四杆机构的几个工作特性。
（二）教学的重点与难点
第二章 常用机构
２.１机械的组成
１.机械
机械是能把能量转换成机械能，并利用机械能完成某些工作的装置．
机 械
机器和机构的统称
一、机械
２.机械的组成
机械是由原动机部分、传动装置部分、工作装置和控制部分组成。
动力部分是机器动力的来源。
工作部分是直接完成机器工作任务的部分。
传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。
控制部分:控制机器的开动和停止,改变运动的速度和方向等等
二、机器、机构
机器的特征：
1.机器是由许多构件组成；
2.各构件之间有相对确定的运动；
3.机器能利用机械能来完成有效的功或实现不同形式能量之间的转化．
机器的作用体现它的第三条基本特征上．
机构
机构是实现传递机械运动和动力或改变机械运动形式的构件组合体。它只符合机器的前两个特征。
“美女机器人”
实例
三、零件和构件
零件是组成机器的最小制造单元，机器是由若干个不同的零件组装而成的。分为专用零件、通用零件。
构件是机器的运动单元，一般由若干个零件刚性联接而成，也可以是单一的零件。若从运动的角度来讲，可以认为机器是由若干个构件组装而成的。
例如：齿轮、传动链、传动带、蜗杆、蜗轮、轴、联轴器、离合器、制动器、滚动轴承、滑动轴承、螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；弹簧、机架、箱体等。
2.２ 运动副及机构运动简图
一、平面运动构件的自由度
自由度：构件具有独立运动的数目。
平面运动构件具有三个自由度，有三个独立运动。
约束：对独立运动的限制。
二、运动副
1、运动副：两构件间组成的可动联接（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动）。
2、分类
平面运动副：
低副（面接触）
高副（点、线接触）
转动副
移动副
空间运动副：螺旋副、球面副
低副 两构件以面接触而形成的运动副。
(1) 转动副：只允许两构件作相对转动。
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
转动副
转动副
移动副
2.２ 运动副及机构运动简图
高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
齿轮副
凸轮副
2.２ 运动副及机构运动简图
空间运动副
螺旋副
球面副
2.２ 运动副及机构运动简图
三、机构运动简图的概念
用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构运动特征的简图。
四、绘制步骤
1、从原动件开始，按运动传递路线，分析各构件间的相对运动关系；
2、确定各运动副的类型、个数；
3、确定与运动有关的几何尺寸；
4、选择一个能充分表现各构件运动情况的视图。
5、选定恰当的长度比例尺
2.２ 运动副及机构运动简图
五、运动副的表示
转动副：
移动副：
平面高副：
2
1
1
2
2.２ 运动副及机构运动简图
例题1 绘制如图所示的颚式破碎机主体机构的运动简图
2.２ 运动副及机构运动简图
六．平面机构的自由度
1、自由度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称
为自由度,作平面运动的自由构件有三个自由度。
2、机构自由度计算：机构相对于机架所具有的独立运动数目，称为机
构的自由度。
计算公式：F=3n-2PL-PH
其中：n：在一个机构中除机架以外的所有构件的数目。
PL：低副数
PH：高副数
3、机构具有确定运动的条件：
原动件数> F， 机构破坏
原动件数< F ，机构运动不确定
原动件数= F
2
3
4
1
j
2.２ 运动副及机构运动简图
4、平面机构自由度计算的注意事项
1）复合铰链
三个或三个以上构件在同一处构成共轴线转动副的铰链，我们称为复合铰链。
惯性筛的机构运动简图
若有m个构件组成复合铰链，则复合铰链处的转动副数应为
（m－1）个
2.２ 运动副及机构运动简图
2）局部自由度
与机构运动无关的构件独立运动称为局部自由度。
2
2
3
A
1
1
3
对于含有局部自由度的机构在计算自由度时，不考虑局部自由度
（如图2）
实际结构中采用局部自由度是为了减小摩擦力，“除去”指计算中不计入，并非实际拆除
1
2
2.２ 运动副及机构运动简图
3）虚约束
（1）不同构件上两点间的距离保持恒定
（2）两构件构成多个移动副且导路互相平行
（3）两构件构成多个转动副且轴线互相重合
（4）在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链来传递运动
2
2
1
3
2
H
2.２ 运动副及机构运动简图
2.3平面四连杆机构
平面连杆机构是由若干个构件通过低副（转动副和移动副）联接而成的机构，又称为平面低副机构。
由四个构件通过低副联接而成的平面连杆机构，称为平面四杆机构。它是平面连杆机构中最常见的形式，也是组成多杆机构的基础。
如果所有低副均为转动副，这种四杆机构就称为铰链四杆机构。它是平面四杆机构中最基本的形式，其他形式的四杆机构都是在它的基础上演化而成的。连杆机构中的构件称为杆。
1
A
4
2
3
C
B
D
平面连杆机构的优点
由于是面接触，所以承受压强小、便于润滑、磨损较轻，可承受较大载荷
结构简单，加工方便，构件工作可靠
可实现多种形式的运动，满足多种运动规律要求
可满足多种运动轨迹的要求
平面连杆机构的缺点
根据从动件所需要的运动规律或轨迹来设计连杆机构比较复杂，精度不高。
运动时产生的惯性力难以平衡，不适于高速场合。
平面四杆机构
基本形式 (全转动副)
演化形式
(有移动副)
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
曲柄滑块机构
曲柄导杆机构
曲柄摇块机构
定块机构
一.四杆机构的基本形式
二.四杆机构的基本形式
平面四杆机构的基本型式是铰链四杆机构，如图所示，其中AD杆为机架，与机架相连的AB杆和CD杆称为连架杆，与机架相对的BC杆称为连杆。
其中能作整周回转运动的连架杆称为曲柄； 只能在一定范围内摆动的连架杆称为摇杆。
1、曲柄摇杆机构
应用：颚式破碎机机构、搅面机、卫星天线、缝纫机踏板机构、脚踏砂轮机机构等。
根据连架杆有无曲柄，可分为三种基本形式
两连架杆中一个为曲柄，一个为摇杆的四杆机构，称为曲柄摇杆机构。
曲柄摇杆机构应用实例（一）
颚式破碎机机构动画展示
曲柄摇杆机构应用实例（二）
搅面机机构动画展示
曲柄摇杆机构应用实例（三）
雷达天线俯仰角调整机构
曲柄摇杆机构应用实例（四）
缝纫机脚踏板机构
脚踏砂轮机机构
两连杆架均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构。
应用：
惯性筛、插床机构
2.双曲柄机构
惯性筛
双曲柄机构应用实例（一）
双曲柄机构应用实例（二）
插床机构
双曲柄机构中，若相对的两杆长度分别相等，称为平行双曲柄机构。当两曲柄转向相同时，它们的角速度时时相等, 连杆也始终与机架平行，四根杆形成一平行四边形，故又称平行四边形机构。
机车车轮联动机构
平行四边形机构的应用实例
两连杆架均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。
1、港口起重机
2、飞机起落架
3、电风扇的摇头机构
应用：
3.双摇杆机构
双摇杆机构应用实例（一）
港口起重机动画展示
飞机起落架动画展示
风扇摇头机构
双摇杆机构应用实例（三）
平面四杆机构有曲柄的条件
1.铰链四杆机构有曲柄的条件
三.平面四杆机构的基本特性
a＋d≤b＋c
a＋c≤b＋d
a＋b≤c＋d
由三角形两边之和大于第三边原理得
将以上三式两两相加, 整理得
由此得铰链四杆机构曲柄存在的条件：
最短构件条件
构件的长度和条件
此两构件中必有一构件为运动链中最短构件。
最短构件与最长构件的长度之和小于或等于其它两构件长度之和。
a≤b
a≤d
a≤c
1）取最短构件AB的邻边构件AD(或BC)为机架，
AB-曲柄，CD-摇杆
1、若LAB+LBC ≤LAD+LCD
铰链四杆机构如图，AB为最短构件, BC为最长构件
——曲柄摇杆机构
2）取最短构件AB为机架，BC-曲柄，AD-曲柄
——双曲柄机构
3）取最短构件的对边构件CD为机架，BC-摇杆，AD-摇杆
——双摇杆机构
2、若LAB+LBC > LAD+LCD
则不论取哪一个构件为机架，都只能得到双摇杆机构。
L1+L2 ≤L3+L4
L1+L2 ≥ L3+L4
结论：
（1）在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论取哪一个构件为机架，都只能得到双摇杆机构。
（2）在铰链四杆机构中，若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时：
取最短构件为机架
—双曲柄机构
取最短构件任一相邻构件为机架
—曲柄摇杆机构
取最短构件对面的构件为机架
—双摇杆机构
2.曲柄滑块机构有曲柄的条件：
△ AC1E：b-a>e
e=0, b>a
△ AC2E：a+b>e
即曲柄滑块机构有曲柄的条件:
b>a+e
３.急回特性
曲柄摇杆机构中，曲柄AB为主动件，作匀速回转运动，摇杆CD为从动件作往复摆动。
C1D，C2D——摇杆的两个极限位置
—摆角
极位夹角：摇杆在两极限位置时，曲柄两位置间所夹的锐角称为极位夹角。
—极位夹角
当曲柄AB1位置顺时针转到AB2，摇杆由左极限位置C1D摆到右极限位置C2D，设经历的时间为t1,
C点的平均速度
曲柄再由AB2位置回到AB1位置时,
摇杆自C2D摆回到C1D，设经历的时间为t2，
C点的平均速度
t1>t2
所以v2>v1。
v1=C1C2/t1
v2=C2C1/t2
摇杆摆回速度比摆去速度快的性质，称急回特性。
行程速度变化系数
铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹角
偏置曲柄滑块机构
机构有急回特性
>0
摆动导杆机构
机构有急回特性
>0
θ =0无急回特征
θ >0有急回特征
θ >0有急回特征
结论：
牛头刨床机构
急回特性的应用
4.死点位置
曲柄摇杆机构, 当CD为原动件时, 在曲柄与连杆共线的位置出现传动角γ等于0°的情况, 这时无论连杆BC对曲柄AB的作用力有多大, 都不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。
四杆机构中有无死点位置, 取决于从动件是否与连杆共线。
对曲柄摇杆机构而言，当曲柄为原动件时，摇杆与连杆无共线位置，不出现死点。当摇杆为原动件时，曲柄与连杆共线位置的位置为死点位置。
死点位置的判断
对于传动机构，设计时必须考虑机构顺利通过死点位置的问题，如利用构件的惯性作用，使机构通过死点。工程上有时也利用死点位置提高机构工作的可靠性。
缝纫机踏板机构
缝纫机就是借助带轮的惯性使机构通过死点位置。
飞机起落架
当机轮着陆时，BC杆和CD杆共线，机构处于死点位置，即使轮子上受到很大的力， 构件BC也不会使CD杆转动(起落架不会折回)，使飞机着陆可靠。
飞机起落架动画展示
钻床工件夹紧装置（动画展示）
当工件被夹紧后, 机构处于死点位置, 无论工件的反力多大, 夹具也不会自行松脱。
2.4 平面四杆机构的演化
在平面连杆机构中，除了上述三种形式的铰链四杆机构之外，在实际机器中还广泛采用其他形式的四杆机构。这些四杆机构可认为是通过改变某些构件的形状、改变构件的相对长度、改变某些运动副的尺寸、或者选择不同的构件作为机架等方法，由四杆机构的基本型式演化而成的。
1.扩大转动副，使转动副变成移动副
2）偏置曲柄滑块机构
1）对心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构应用实例（一）
小型刨床机构
冲压机构
曲柄滑块机构应用实例（二）
曲柄滑块机构的演化
通过改变运动副的尺寸，对心曲柄滑块机构可以演化成偏心轮机构。
a、曲柄摇杆机构
b、双曲柄机构
c、曲柄摇杆机构
d、双摇杆机构
2.通过选用不同构件为机架而演化成的四杆机构
（1）在铰链四杆机构中：
３.通过选用不同构件为机架而演化成的四杆机构
当构件2做整周转动时，导杆4也做整周回转，该机构称为转动导杆机构；当构件2做整周转动时，导杆只能往复摆动，称为摆动导杆机构。
（1）取构件1为机架，可得到导杆机构。
曲柄滑块机构中：
转动导杆机构
摆动导杆机构
简易刨床的主运动机构
转动导杆机构的应用
牛头刨床的主运动机构
摆动导杆机构的应用
曲柄摇块机构
当曲柄滑块机构中取构件2为机架时，可转化为曲柄摇块机构。
（2）摇块机构
曲柄滑块机构
自卸卡车翻斗机构
曲柄摇块机构应用
当曲柄滑块机构中取滑块3为机架时，即可转化为移动导杆机构。
（3）移动导杆机构
应用： 手动压水机
移动导杆机构
曲柄滑块机构
手动压水机构
移动导杆机构应用
2.5 凸轮机构和棘轮机构
棘轮机构-主动件的连续往复摆动转换为棘
轮的单向间歇运动
制动爪
主动件
摇杆
驱动棘爪
棘轮
弹簧
齿式内棘轮机构
一、齿式棘轮机构
单动式
齿式外棘轮机构
总目录
本章
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双动式
可变向式
结构简单，运动可靠; 主从动关系可互换，动程可在较大范围内调节，动停时间比可通过选择合适的驱动机构实现。
优点
缺点
动程只能有级调节；有噪声、冲击、磨损，不宜用于高速场合。
齿式棘轮机构特点
二、摩擦式棘轮机构
传动平稳、无噪音，传递扭矩较大，动程可无级调节。
优点
缺点
摩擦式棘轮机构特点
由于靠摩擦力传动，会出现打滑现象，一方面起到过载保护，另一方面也使传动精度降低。
适用于低速轻载的场合。
三 棘轮机构的应用
凸轮式间歇运动机构运转可靠、转位精确、无需专门的定位装置，但凸轮式间歇运动机构精度要求较高、加工比较复杂、安装调整比较困难。
凸轮式间歇运动机构在轻工机械、冲压机械等高速机械中常用作高速、高精度的步进进给、分度转位等机构。
凸轮式间歇运动机构的特点
应用
四. 凸轮式间歇机构
应用
弧面凸轮式间歇运动机构
总 结
1、铰链四杆机构的基本类型、应用
2、铰链四杆机构的演化
3、平面四杆机构的几个工作特性
（1）曲柄存在的条件
（2）压力角和传动角
（3）急回特性
（4）死点位置
1、对于铰链四杆机构，当满足构件长度和条件时，若取( D )为机架，将得到曲柄摇杆机构。
A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆
D.与最短杆相邻的构件
2、曲柄摇杆机构，当( D )时，机构处于死点位置。
A.曲柄为原动件、曲柄与机架共线
B.曲柄为原动件、曲柄与连杆共线
C.摇杆为原动件、曲柄与机架共线
D.摇杆为原动件、曲柄与连杆共线
3、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，(C )死点位置。
A. 有一个 B. 没有 C. 有两个 D. 有三个
复习思考题
4、 对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取( A )为机架，将得到双曲柄机构。
A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆
D. 与最短杆相邻的构件
5、曲柄摇杆机构，摇杆为原动件当( B )时，机构处于极限位置。
A.曲柄与机架共线 B.曲柄与连杆共线
C.摇杆与机架共线 D.摇杆与连杆共线
6、对于铰链四杆机构，当从动件的行程速比系数(B )时，机构必有急回特性。
A.K>0 B.K>1 C.K<1 D.K=1
7、对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取( B )为机架，将得到双摇杆机构。
A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆
D.与最短杆相邻的构件
8.铰链四杆机构中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。
(1) 以a杆为机架得(双曲柄)机构;
(2) 以b杆为机架得(双摇杆)机构
(3) 以c杆为机架得(双摇杆)机构
(4) 以d杆为机架得(曲摇杆)机构
9、连杆机构中的急回特性是什么含义？什么条件下机构才具有急回特性？
10、铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？曲柄是否一定是最短杆？
11、如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？
12、平面四连杆机构最基本形态是什么？由它演化为其它平面四杆机构，有哪些具体途径？
13、何谓连杆机构的死点？举出避免死点和利用死点的例子。
第二章 常用机构
１.平面四连杆机构形式及条件
２.平面四杆机构的工作特性
（一）教学要求
１.了解的组成；掌握运动副及机构运动简图
２.熟悉平面四杆机构的基本类型、应用及平面四杆机构的演化。
２.理解平面四杆机构的几个工作特性。
（二）教学的重点与难点
第二章 常用机构
２.１机械的组成
１.机械
机械是能把能量转换成机械能，并利用机械能完成某些工作的装置．
机 械
机器和机构的统称
一、机械
２.机械的组成
机械是由原动机部分、传动装置部分、工作装置和控制部分组成。
动力部分是机器动力的来源。
工作部分是直接完成机器工作任务的部分。
传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。
控制部分:控制机器的开动和停止,改变运动的速度和方向等等
二、机器、机构
机器的特征：
1.机器是由许多构件组成；
2.各构件之间有相对确定的运动；
3.机器能利用机械能来完成有效的功或实现不同形式能量之间的转化．
机器的作用体现它的第三条基本特征上．
机构
机构是实现传递机械运动和动力或改变机械运动形式的构件组合体。它只符合机器的前两个特征。
“美女机器人”
实例
三、零件和构件
零件是组成机器的最小制造单元，机器是由若干个不同的零件组装而成的。分为专用零件、通用零件。
构件是机器的运动单元，一般由若干个零件刚性联接而成，也可以是单一的零件。若从运动的角度来讲，可以认为机器是由若干个构件组装而成的。
例如：齿轮、传动链、传动带、蜗杆、蜗轮、轴、联轴器、离合器、制动器、滚动轴承、滑动轴承、螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；弹簧、机架、箱体等。
2.２ 运动副及机构运动简图
一、平面运动构件的自由度
自由度：构件具有独立运动的数目。
平面运动构件具有三个自由度，有三个独立运动。
约束：对独立运动的限制。
二、运动副
1、运动副：两构件间组成的可动联接（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动）。
2、分类
平面运动副：
低副（面接触）
高副（点、线接触）
转动副
移动副
空间运动副：螺旋副、球面副
低副 两构件以面接触而形成的运动副。
(1) 转动副：只允许两构件作相对转动。
(2) 移动副：只允许两构件作相对移动。
转动副
转动副
移动副
2.２ 运动副及机构运动简图
高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
齿轮副
凸轮副
2.２ 运动副及机构运动简图
空间运动副
螺旋副
球面副
2.２ 运动副及机构运动简图
三、机构运动简图的概念
用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构运动特征的简图。
四、绘制步骤
1、从原动件开始，按运动传递路线，分析各构件间的相对运动关系；
2、确定各运动副的类型、个数；
3、确定与运动有关的几何尺寸；
4、选择一个能充分表现各构件运动情况的视图。
5、选定恰当的长度比例尺
2.２ 运动副及机构运动简图
五、运动副的表示
转动副：
移动副：
平面高副：
2
1
1
2
2.２ 运动副及机构运动简图
例题1 绘制如图所示的颚式破碎机主体机构的运动简图
2.２ 运动副及机构运动简图
六．平面机构的自由度
1、自由度：把构件相对于参考系具有的独立运动参数的数目称
为自由度,作平面运动的自由构件有三个自由度。
2、机构自由度计算：机构相对于机架所具有的独立运动数目，称为机
构的自由度。
计算公式：F=3n-2PL-PH
其中：n：在一个机构中除机架以外的所有构件的数目。
PL：低副数
PH：高副数
3、机构具有确定运动的条件：
原动件数> F， 机构破坏
原动件数< F ，机构运动不确定
原动件数= F
2
3
4
1
j
2.２ 运动副及机构运动简图
4、平面机构自由度计算的注意事项
1）复合铰链
三个或三个以上构件在同一处构成共轴线转动副的铰链，我们称为复合铰链。
惯性筛的机构运动简图
若有m个构件组成复合铰链，则复合铰链处的转动副数应为
（m－1）个
2.２ 运动副及机构运动简图
2）局部自由度
与机构运动无关的构件独立运动称为局部自由度。
2
2
3
A
1
1
3
对于含有局部自由度的机构在计算自由度时，不考虑局部自由度
（如图2）
实际结构中采用局部自由度是为了减小摩擦力，“除去”指计算中不计入，并非实际拆除
1
2
2.２ 运动副及机构运动简图
3）虚约束
（1）不同构件上两点间的距离保持恒定
（2）两构件构成多个移动副且导路互相平行
（3）两构件构成多个转动副且轴线互相重合
（4）在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链来传递运动
2
2
1
3
2
H
2.２ 运动副及机构运动简图
2.3平面四连杆机构
平面连杆机构是由若干个构件通过低副（转动副和移动副）联接而成的机构，又称为平面低副机构。
由四个构件通过低副联接而成的平面连杆机构，称为平面四杆机构。它是平面连杆机构中最常见的形式，也是组成多杆机构的基础。
如果所有低副均为转动副，这种四杆机构就称为铰链四杆机构。它是平面四杆机构中最基本的形式，其他形式的四杆机构都是在它的基础上演化而成的。连杆机构中的构件称为杆。
1
A
4
2
3
C
B
D
平面连杆机构的优点
由于是面接触，所以承受压强小、便于润滑、磨损较轻，可承受较大载荷
结构简单，加工方便，构件工作可靠
可实现多种形式的运动，满足多种运动规律要求
可满足多种运动轨迹的要求
平面连杆机构的缺点
根据从动件所需要的运动规律或轨迹来设计连杆机构比较复杂，精度不高。
运动时产生的惯性力难以平衡，不适于高速场合。
平面四杆机构
基本形式 (全转动副)
演化形式
(有移动副)
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
曲柄滑块机构
曲柄导杆机构
曲柄摇块机构
定块机构
一.四杆机构的基本形式
二.四杆机构的基本形式
平面四杆机构的基本型式是铰链四杆机构，如图所示，其中AD杆为机架，与机架相连的AB杆和CD杆称为连架杆，与机架相对的BC杆称为连杆。
其中能作整周回转运动的连架杆称为曲柄； 只能在一定范围内摆动的连架杆称为摇杆。
1、曲柄摇杆机构
应用：颚式破碎机机构、搅面机、卫星天线、缝纫机踏板机构、脚踏砂轮机机构等。
根据连架杆有无曲柄，可分为三种基本形式
两连架杆中一个为曲柄，一个为摇杆的四杆机构，称为曲柄摇杆机构。
曲柄摇杆机构应用实例（一）
颚式破碎机机构动画展示
曲柄摇杆机构应用实例（二）
搅面机机构动画展示
曲柄摇杆机构应用实例（三）
雷达天线俯仰角调整机构
曲柄摇杆机构应用实例（四）
缝纫机脚踏板机构
脚踏砂轮机机构
两连杆架均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构。
应用：
惯性筛、插床机构
2.双曲柄机构
惯性筛
双曲柄机构应用实例（一）
双曲柄机构应用实例（二）
插床机构
双曲柄机构中，若相对的两杆长度分别相等，称为平行双曲柄机构。当两曲柄转向相同时，它们的角速度时时相等, 连杆也始终与机架平行，四根杆形成一平行四边形，故又称平行四边形机构。
机车车轮联动机构
平行四边形机构的应用实例
两连杆架均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。
1、港口起重机
2、飞机起落架
3、电风扇的摇头机构
应用：
3.双摇杆机构
双摇杆机构应用实例（一）
港口起重机动画展示
飞机起落架动画展示
风扇摇头机构
双摇杆机构应用实例（三）
平面四杆机构有曲柄的条件
1.铰链四杆机构有曲柄的条件
三.平面四杆机构的基本特性
a＋d≤b＋c
a＋c≤b＋d
a＋b≤c＋d
由三角形两边之和大于第三边原理得
将以上三式两两相加, 整理得
由此得铰链四杆机构曲柄存在的条件：
最短构件条件
构件的长度和条件
此两构件中必有一构件为运动链中最短构件。
最短构件与最长构件的长度之和小于或等于其它两构件长度之和。
a≤b
a≤d
a≤c
1）取最短构件AB的邻边构件AD(或BC)为机架，
AB-曲柄，CD-摇杆
1、若LAB+LBC ≤LAD+LCD
铰链四杆机构如图，AB为最短构件, BC为最长构件
——曲柄摇杆机构
2）取最短构件AB为机架，BC-曲柄，AD-曲柄
——双曲柄机构
3）取最短构件的对边构件CD为机架，BC-摇杆，AD-摇杆
——双摇杆机构
2、若LAB+LBC > LAD+LCD
则不论取哪一个构件为机架，都只能得到双摇杆机构。
L1+L2 ≤L3+L4
L1+L2 ≥ L3+L4
结论：
（1）在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论取哪一个构件为机架，都只能得到双摇杆机构。
（2）在铰链四杆机构中，若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时：
取最短构件为机架
—双曲柄机构
取最短构件任一相邻构件为机架
—曲柄摇杆机构
取最短构件对面的构件为机架
—双摇杆机构
2.曲柄滑块机构有曲柄的条件：
△ AC1E：b-a>e
e=0, b>a
△ AC2E：a+b>e
即曲柄滑块机构有曲柄的条件:
b>a+e
３.急回特性
曲柄摇杆机构中，曲柄AB为主动件，作匀速回转运动，摇杆CD为从动件作往复摆动。
C1D，C2D——摇杆的两个极限位置
—摆角
极位夹角：摇杆在两极限位置时，曲柄两位置间所夹的锐角称为极位夹角。
—极位夹角
当曲柄AB1位置顺时针转到AB2，摇杆由左极限位置C1D摆到右极限位置C2D，设经历的时间为t1,
C点的平均速度
曲柄再由AB2位置回到AB1位置时,
摇杆自C2D摆回到C1D，设经历的时间为t2，
C点的平均速度
t1>t2
所以v2>v1。
v1=C1C2/t1
v2=C2C1/t2
摇杆摆回速度比摆去速度快的性质，称急回特性。
行程速度变化系数
铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹角
偏置曲柄滑块机构
机构有急回特性
>0
摆动导杆机构
机构有急回特性
>0
θ =0无急回特征
θ >0有急回特征
θ >0有急回特征
结论：
牛头刨床机构
急回特性的应用
4.死点位置
曲柄摇杆机构, 当CD为原动件时, 在曲柄与连杆共线的位置出现传动角γ等于0°的情况, 这时无论连杆BC对曲柄AB的作用力有多大, 都不能使曲柄转动。机构的这种位置称为死点位置。
四杆机构中有无死点位置, 取决于从动件是否与连杆共线。
对曲柄摇杆机构而言，当曲柄为原动件时，摇杆与连杆无共线位置，不出现死点。当摇杆为原动件时，曲柄与连杆共线位置的位置为死点位置。
死点位置的判断
对于传动机构，设计时必须考虑机构顺利通过死点位置的问题，如利用构件的惯性作用，使机构通过死点。工程上有时也利用死点位置提高机构工作的可靠性。
缝纫机踏板机构
缝纫机就是借助带轮的惯性使机构通过死点位置。
飞机起落架
当机轮着陆时，BC杆和CD杆共线，机构处于死点位置，即使轮子上受到很大的力， 构件BC也不会使CD杆转动(起落架不会折回)，使飞机着陆可靠。
飞机起落架动画展示
钻床工件夹紧装置（动画展示）
当工件被夹紧后, 机构处于死点位置, 无论工件的反力多大, 夹具也不会自行松脱。
2.4 平面四杆机构的演化
在平面连杆机构中，除了上述三种形式的铰链四杆机构之外，在实际机器中还广泛采用其他形式的四杆机构。这些四杆机构可认为是通过改变某些构件的形状、改变构件的相对长度、改变某些运动副的尺寸、或者选择不同的构件作为机架等方法，由四杆机构的基本型式演化而成的。
1.扩大转动副，使转动副变成移动副
2）偏置曲柄滑块机构
1）对心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构
曲柄滑块机构应用实例（一）
小型刨床机构
冲压机构
曲柄滑块机构应用实例（二）
曲柄滑块机构的演化
通过改变运动副的尺寸，对心曲柄滑块机构可以演化成偏心轮机构。
a、曲柄摇杆机构
b、双曲柄机构
c、曲柄摇杆机构
d、双摇杆机构
2.通过选用不同构件为机架而演化成的四杆机构
（1）在铰链四杆机构中：
３.通过选用不同构件为机架而演化成的四杆机构
当构件2做整周转动时，导杆4也做整周回转，该机构称为转动导杆机构；当构件2做整周转动时，导杆只能往复摆动，称为摆动导杆机构。
（1）取构件1为机架，可得到导杆机构。
曲柄滑块机构中：
转动导杆机构
摆动导杆机构
简易刨床的主运动机构
转动导杆机构的应用
牛头刨床的主运动机构
摆动导杆机构的应用
曲柄摇块机构
当曲柄滑块机构中取构件2为机架时，可转化为曲柄摇块机构。
（2）摇块机构
曲柄滑块机构
自卸卡车翻斗机构
曲柄摇块机构应用
当曲柄滑块机构中取滑块3为机架时，即可转化为移动导杆机构。
（3）移动导杆机构
应用： 手动压水机
移动导杆机构
曲柄滑块机构
手动压水机构
移动导杆机构应用
2.5 凸轮机构和棘轮机构
棘轮机构-主动件的连续往复摆动转换为棘
轮的单向间歇运动
制动爪
主动件
摇杆
驱动棘爪
棘轮
弹簧
齿式内棘轮机构
一、齿式棘轮机构
单动式
齿式外棘轮机构
总目录
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双动式
可变向式
结构简单，运动可靠; 主从动关系可互换，动程可在较大范围内调节，动停时间比可通过选择合适的驱动机构实现。
优点
缺点
动程只能有级调节；有噪声、冲击、磨损，不宜用于高速场合。
齿式棘轮机构特点
二、摩擦式棘轮机构
传动平稳、无噪音，传递扭矩较大，动程可无级调节。
优点
缺点
摩擦式棘轮机构特点
由于靠摩擦力传动，会出现打滑现象，一方面起到过载保护，另一方面也使传动精度降低。
适用于低速轻载的场合。
三 棘轮机构的应用
凸轮式间歇运动机构运转可靠、转位精确、无需专门的定位装置，但凸轮式间歇运动机构精度要求较高、加工比较复杂、安装调整比较困难。
凸轮式间歇运动机构在轻工机械、冲压机械等高速机械中常用作高速、高精度的步进进给、分度转位等机构。
凸轮式间歇运动机构的特点
应用
四. 凸轮式间歇机构
应用
弧面凸轮式间歇运动机构
总 结
1、铰链四杆机构的基本类型、应用
2、铰链四杆机构的演化
3、平面四杆机构的几个工作特性
（1）曲柄存在的条件
（2）压力角和传动角
（3）急回特性
（4）死点位置
1、对于铰链四杆机构，当满足构件长度和条件时，若取( D )为机架，将得到曲柄摇杆机构。
A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆
D.与最短杆相邻的构件
2、曲柄摇杆机构，当( D )时，机构处于死点位置。
A.曲柄为原动件、曲柄与机架共线
B.曲柄为原动件、曲柄与连杆共线
C.摇杆为原动件、曲柄与机架共线
D.摇杆为原动件、曲柄与连杆共线
3、在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件时，(C )死点位置。
A. 有一个 B. 没有 C. 有两个 D. 有三个
复习思考题
4、 对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取( A )为机架，将得到双曲柄机构。
A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆
D. 与最短杆相邻的构件
5、曲柄摇杆机构，摇杆为原动件当( B )时，机构处于极限位置。
A.曲柄与机架共线 B.曲柄与连杆共线
C.摇杆与机架共线 D.摇杆与连杆共线
6、对于铰链四杆机构，当从动件的行程速比系数(B )时，机构必有急回特性。
A.K>0 B.K>1 C.K<1 D.K=1
7、对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取( B )为机架，将得到双摇杆机构。
A.最短杆 B.与最短杆相对的构件 C.最长杆
D.与最短杆相邻的构件
8.铰链四杆机构中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。
(1) 以a杆为机架得(双曲柄)机构;
(2) 以b杆为机架得(双摇杆)机构
(3) 以c杆为机架得(双摇杆)机构
(4) 以d杆为机架得(曲摇杆)机构
9、连杆机构中的急回特性是什么含义？什么条件下机构才具有急回特性？
10、铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？曲柄是否一定是最短杆？
11、如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？
12、平面四连杆机构最基本形态是什么？由它演化为其它平面四杆机构，有哪些具体途径？
13、何谓连杆机构的死点？举出避免死点和利用死点的例子。