24
W F S cos 在其它条件不变的情况下压力角α越大，作功W越大
压力角是机构传力性能的一个重要指标，它是力的利用率大小 的衡量指标。
25
曲柄摇杆机构的压力角
2
BD
a2
d2
2adcos
2
BD
b2Leabharlann c22bccos
cos b2 c2 - a2 d2 2adcos
2bc
90
b
B
18
◆最短杆是连架杆或机架
周转副
b
a
d
周转副
摆转副
c
摆转副
最短杆a是机架时，连架杆b,d都是曲柄
最短杆a是连架杆时，b或者d是机架，a是曲柄
c是机架时，无曲柄
双摇杆机构
双曲柄机构 曲柄摇杆机构
19
2、曲柄滑块机构有曲柄的条件
m ab
e a nb
构件a能通过m点的条件是：
aeb
构件a能通过n点的条件是：
◆最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和 ◆最短杆是连架杆或机架
17
讨论
◆最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和 这是铰链四杆运动链有周转副的几何条件
b c
a d
当最短杆与最长杆之和小于等于其它两杆长度之和 即
abcd
该式表明铰链四杆运动链有两个周转动副, 并且这两个周转副在最短杆的两端。
机械原理
第三章 连杆机构分析与设计
哈尔滨工业大学
2004年2月
1
一、定义与分类
3-1 概述
（1）由若干刚性构件用低副联接而成的机构称为连杆机构 连杆机构又称为低副机构
2
（2）连杆机构可分为 空间连杆机构和 平面连杆机构
空间连杆机构
平面连杆机构
3
二、连杆机构的优点
• 承受载荷大，便于润滑 • 制造方便，易获得较高的精度 • 两构件之间的接触靠几何封闭实现 • 实现多种运动规律和轨迹要求
K
从动件快速行程平均速度 从动件慢速行程平均速度
3 3
3
t1
3
t2
t1
1 1
180 1
t2
2 1
180 - 1
K
180 180
180 K 1
K 1 32
四、机构的死点位置
1. 死点位置 所谓死点位置就是指从动件的传动角等于零或者压力角等于90∘时 机构所处的位置。
如何确定机构的 死点位置？
置所夹的角
曲柄摇杆机构的极位夹角
C
C
C
b B
aA
d
D
B
29
曲柄滑块机构的极位夹角
B
A
B
C
摆动导杆机构的极位夹角
B
A
Bd
e C
D
30
2. 急回运动
当曲柄等速回转的情况下，通
常把从动件往复运动速度快慢不同
C1
的运动称为急回运动。
b
c
主动件a
运动：AB1 AB2
时间： t1
转角：1
从动件c
DC1 DC2
4
三、连杆机构的缺点
•惯性力不易平衡 •不易精确实现各种运动规律和轨迹要求
5
3-2 平面连杆机构的基本类型及其演化
一、平面四杆机构的基本类型及应用
基本类型： 曲柄摇杆机构
四杆机构 连杆曲线
6
双曲柄机构
7
双摇杆机构
8
周转副
连架杆 曲柄
周转副
机架
连杆 曲柄摇杆机构
摆转副
连架杆 摇杆 摆转副
9
二、平面连杆机构的演化
(2) 改变相对杆长 (3) 选不同构件作机架
14
3-3 平面四杆机构有曲柄的条件 及几个基本概念
一、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
蓝色三角形成立
adbc
b cb c aa
d
ad
badc cadb
红色三角形成立
d-a bc b d-a c
c d-a b
15
比较
adbc d-abc badc bd-ac cadb cd-ab
δmax
a
A
d
Fn
Cγα
F Ft
δ
Vc
c
δmin
D
26
90
180
B a A
b
Fn α F
C
α γδ γ
Ft c
Vc
δmax
δmin
d
D
27
曲柄滑块机构的压力角
m
ab
a
nb
e
max min
28
三、急回运动和行程速比系数
1. 极位夹角
当机构从动件处于两极限位置时，主动件曲柄在两相应位
分析B、C点的压力角
C
C1
B
b a B2
c
C2
c
b
aA
d
D
B1
33
曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点
FB
M AB
B
M
vB
B 0
FB
C CFC
d-aadbc adbc bd-acadc bd-ac cd-abadb c d-ab
adbc
bd-ac
c d-a b
ac ab ad
a最短
a
b
c
d
该机构中构件a最短， 构件a能否整周回转？
16
adbc b d-a c cd-ab
adbc abdc
acdb
ac ab ad
a最短
最短杆与最长杆之和小于等于 其它两杆长度之和
t1
1 B2 b
a
a
A
2
d
B1
C2
c
D
运动：AB2 AB1
时间： t2
转角： 2
DC2 DC1
t2
从平动均件角速c的度：DC1 DC2 :
3
t1
DC2 DC1 :
3
t2
t1
1 1
180 1
t2
2 1
180 - 1
t1 t2
3 3
31
3. 行程速比系数K
通常把从动件往复运动平均速度的比 值(大于1)称为行程速比系数，用K表示。
人们认为所有的四杆机构都是由四杆机构的基本形式演化来得。 1、曲柄摇杆机构的演化
改变运动副类型 转动副变成移动副
∞
改变构件相对尺寸
e＝0
改变构件 相对尺寸
e
10
2、双曲柄机构的演化
0
改变运动副类型 转动副变成移动副
改变运动副类型 转动副变成移动副
改变构件 相对尺寸
转动导杆机构 改变构件 相对尺寸
双转块杆机构
有曲柄，该机 构是摆动导杆 机构。
22
a
d
d-eade
没有曲柄。
a
e e
结论
d
a d e 偏置导杆机构有
有曲柄，该机 构是转动导杆
曲柄的条件是
机构。
a d e, a d e
23
二、压力角和传动角
F
V
S
W F S cos 压力角：力F的作用线与力作用点绝对速度V所夹的锐角 α称为压力角。 传动角：压力角的余角γ称为传动角
aeb
曲柄滑块机构有曲柄的条件
aeb
20
3、导杆机构有曲柄的条件
ad
有曲柄，该机
a
a
构是摆动导杆 机构。
ad
有曲柄，该机 构是转动导杆 机构。
d
d
a
ad
结论
有曲柄，该机
导杆机构总 构是转导杆机
构。
是有曲柄的
d
21
4、偏置导杆机构有曲柄的条件
ae
d
ad-e
有曲柄，该机 构是摆动导杆 机构。
a
e
d
a d-e
11
3、双摇杆机构的演化
改变运动副类型
改变构件
转动副变成移动副
0
相对尺寸
移动导杆机构
改变运动副类型 转动副变成移动副
0
0
改变构件 相对尺寸
双滑块机构
12
4、曲柄滑块机构的演化
改变运动副类型 转动副变成移动副
∞
定为机架 改变机架
改变构件 相对尺寸
双滑块机构
正弦机构
13
平面四杆机构的演化方式
(1) 改变运动副类型 转动副 移动副