平面連桿 (精品)

1、2-1 平面機構(gòu)的運動簡圖和自由度 2-2 平面四桿機構(gòu)的基本類型 2-3 平面四桿機構(gòu)的特點及設(shè)計 基本要求基本要求: : v掌握基本概念掌握基本概念 v熟練掌握機構(gòu)運動簡圖的繪制熟練掌握機構(gòu)運動簡圖的繪制 v熟練掌握機構(gòu)自由度的計算方法熟練掌握機構(gòu)自由度的計算方法 v掌握平面連桿機構(gòu)的類型、特點、演化方法掌握平面連桿機構(gòu)的類型、特點、演化方法 v掌握平面四桿機構(gòu)的工作特性掌握平面四桿機構(gòu)的工作特性 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 一、構(gòu)件 二、運動副 三、機構(gòu) 四、平面機構(gòu)的運動簡圖 五、平面機構(gòu)的自由度 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 一、構(gòu)件一、構(gòu)件 構(gòu)件：構(gòu)件：獨立影響機構(gòu)功能并能獨立運獨立

2、影響機構(gòu)功能并能獨立運 動的單元體動的單元體 （實物、剛體、運動的整體實物、剛體、運動的整體） 機架機架、原動構(gòu)件、從動構(gòu)件原動構(gòu)件、從動構(gòu)件 零件：零件：單獨加工的制造單元體單獨加工的制造單元體 通用零件、專用零件通用零件、專用零件 v構(gòu)件可以由一個零件組成構(gòu)件可以由一個零件組成 v也可以由幾個零件組成也可以由幾個零件組成 原動件原動件 1 2 3 4 從動件從動件 機架機架 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 與動力與動力 源組合源組合 機器的組成機器的組成 ( (從運動觀點看從運動觀點看) )由構(gòu)件組成由構(gòu)件組成 ( (從制造觀點看從制造觀點看) )由零件組成由零件組成 機械機械 機器機器 機構(gòu)

3、機構(gòu) 構(gòu)件構(gòu)件 零件零件 通用零件通用零件 專用零件專用零件 原動構(gòu)件原動構(gòu)件 從動構(gòu)件從動構(gòu)件 機機 架架 零件零件 構(gòu)件構(gòu)件機構(gòu)機構(gòu) 機器機器 靜聯(lián)接靜聯(lián)接 動聯(lián)接動聯(lián)接 (運動副運動副) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) x y o v運動副運動副: : 兩構(gòu)件直接接觸而形成的可動聯(lián)接兩構(gòu)件直接接觸而形成的可動聯(lián)接 v運動副元素：運動副元素：構(gòu)成運動副時直接接觸的點、線、面部分構(gòu)成運動副時直接接觸的點、線、面部分 v接觸形式接觸形式: : 點、線、面點、線、面 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) v按接觸形式分類 v按相對運動分類 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 按接觸形式分類：按接觸形式分類： v接觸形

4、式接觸形式: 點、線、面點、線、面 v低副低副：面接觸：面接觸 v高副高副：點、線接觸：點、線接觸 平面低副平面低副 空間低副空間低副 x y o 高副高副 高副高副 空間低副空間低副平面低副平面低副平面低副平面低副 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 按相對運動分類：按相對運動分類： v運動副的性質(zhì)（即運動副引入的約束）確定了兩構(gòu)件的相運動副的性質(zhì)（即運動副引入的約束）確定了兩構(gòu)件的相 對運動對運動 v按相對運動分類：按相對運動分類： 轉(zhuǎn)動副：相對轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動副：相對轉(zhuǎn)動 回轉(zhuǎn)副、鉸鏈回轉(zhuǎn)副、鉸鏈 移動副：相對移動移動副：相對移動 螺旋副：螺旋運動螺旋副：螺旋運動 球面副：球面運動球面副：球面運動 機械

5、設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 運動副類型小結(jié)運動副類型小結(jié) v平面低副平面低副: 轉(zhuǎn)動副、移動副轉(zhuǎn)動副、移動副 （面接觸面接觸） v平面高副平面高副: 齒輪副、凸輪副齒輪副、凸輪副 （點、線接觸點、線接觸） v空間低副空間低副: 螺旋副、球面副、圓柱副螺旋副、球面副、圓柱副 （面接觸面接觸） v空間高副空間高副: 球和圓柱與平面、球與圓柱副球和圓柱與平面、球與圓柱副 (點、線接觸點、線接觸) v運動副特性運動副特性: :運動副一經(jīng)形成運動副一經(jīng)形成, , 組成它的兩個構(gòu)件間的可組成它的兩個構(gòu)件間的可 能的相對運動就確定。而且能的相對運動就確定。而且這種可能的相對運動這種可能的相對運動, , 只與運只

6、與運 動副類型有關(guān)動副類型有關(guān), , 而與運動副的具體結(jié)構(gòu)無關(guān)。而與運動副的具體結(jié)構(gòu)無關(guān)。 v工程上常用一些規(guī)定的符號代表運動副工程上常用一些規(guī)定的符號代表運動副 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 平面副平面副 低副低副：轉(zhuǎn)動副、移動副：轉(zhuǎn)動副、移動副( ( 面接觸面接觸) ) 高副高副：齒輪副、凸輪副：齒輪副、凸輪副( (點、點、 線接觸線接觸) ) x y o x y o t t n n n t 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 空間副空間副 高副高副：點、線接觸：點、線接觸 球面副球面副 螺旋副螺旋副 了解了解 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) v機構(gòu)是由構(gòu)件通過運動副連接而成的機構(gòu)是由構(gòu)件通過運動副連接

7、而成的 v原動件：原動件：按給定運動規(guī)律獨立運動的構(gòu)件按給定運動規(guī)律獨立運動的構(gòu)件 v從動件：從動件：其余的活動構(gòu)件其余的活動構(gòu)件 v機機 架：架：固定不動的構(gòu)件固定不動的構(gòu)件 原動件原動件 1 2 3 4 從動件從動件 機架機架 閉鏈閉鏈 開鏈開鏈 機構(gòu)機構(gòu) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 1 概述 2 構(gòu)件的表示方法 3 運動副的表示方法 4 運動簡圖的繪制方法 5 例題 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 1 概述概述 v機構(gòu)各部分的運動，取決于：機構(gòu)各部分的運動，取決于： 原動件的運動規(guī)律、各運動副的類型、機構(gòu)的運動尺寸原動件的運動規(guī)律、各運動副的類型、機構(gòu)的運動尺寸 (確定各運動副相對位置的尺寸

8、確定各運動副相對位置的尺寸) v機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖: （表示機構(gòu)（表示機構(gòu)運動特征運動特征的一種工程用圖）的一種工程用圖） 用簡單線條表示構(gòu)件用簡單線條表示構(gòu)件 規(guī)定符號代表運動副規(guī)定符號代表運動副 按比例定出運動副的相對位置按比例定出運動副的相對位置 與原機械具有完全相同的運動特性與原機械具有完全相同的運動特性 v比較：比較： 機構(gòu)示意圖：機構(gòu)示意圖：沒嚴格按照比例繪制的機構(gòu)運動簡圖沒嚴格按照比例繪制的機構(gòu)運動簡圖 v用途：用途：分析現(xiàn)有機械，構(gòu)思設(shè)計新機械分析現(xiàn)有機械，構(gòu)思設(shè)計新機械 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 2 構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法 v桿、軸類構(gòu)件桿、軸類構(gòu)件 v機架機架

9、 v同一構(gòu)件同一構(gòu)件 v兩副構(gòu)件兩副構(gòu)件 v三副構(gòu)件三副構(gòu)件 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 3 運動副的表示方法運動副的表示方法 v轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副 v移動副移動副 v高副高副（齒輪副、（齒輪副、 凸輪副）凸輪副） 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 4 運動簡圖的繪制方法運動簡圖的繪制方法 v步驟：步驟： 確定構(gòu)件數(shù)目及原動件、輸出構(gòu)件確定構(gòu)件數(shù)目及原動件、輸出構(gòu)件 各構(gòu)件間構(gòu)成何種運動副？（注意微動部分）各構(gòu)件間構(gòu)成何種運動副？（注意微動部分） 選定比例尺、投影面，確定原動件某一位置，按規(guī)定選定比例尺、投影面，確定原動件某一位置，按規(guī)定 符號繪制運動簡圖符號繪制運動簡圖 標明機架、原動件和作圖比例尺標明

10、機架、原動件和作圖比例尺 v繪制路線：繪制路線：原動件原動件中間傳動件中間傳動件 輸出構(gòu)件輸出構(gòu)件 v觀察重點：觀察重點：各構(gòu)件間構(gòu)成的運動副類型各構(gòu)件間構(gòu)成的運動副類型 v良好習(xí)慣：良好習(xí)慣：各種運動副和構(gòu)件用規(guī)定符號表達各種運動副和構(gòu)件用規(guī)定符號表達 v誤誤 區(qū)：區(qū)：構(gòu)件外形構(gòu)件外形 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 5 例題：例題：內(nèi)燃機內(nèi)燃機 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) A B C E F D G 例題：例題：破碎機破碎機 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 1 1 2 2 3 3 4 4 A B C 14 12 23 A14 B12 C234 3 3 2 2 4 4 1 1 4 例題：例題： 機械

11、設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 1 平面機構(gòu)自由度的計算平面機構(gòu)自由度的計算 2 機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 3 幾種特殊結(jié)構(gòu)的處理幾種特殊結(jié)構(gòu)的處理 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 局部自由度局部自由度 虛約束虛約束 4 小結(jié)小結(jié) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 1 平面機構(gòu)自由度的計算平面機構(gòu)自由度的計算 (1) 平面運動構(gòu)件的自由度平面運動構(gòu)件的自由度 (構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動構(gòu)件可能出現(xiàn)的獨立運動) (2) 平面運動副引入的約束平面運動副引入的約束R (對獨立的運動所加的限制對獨立的運動所加的限制) x y 2 1 與其它構(gòu)件未連之前：與其它構(gòu)件未連之前：3 用運動副與其它構(gòu)件連接后用運動副與

12、其它構(gòu)件連接后, 運運 動副引入約束動副引入約束, 原自由度減少原自由度減少 x y o x y o t t n n R=2 R=2R=1 結(jié)論：結(jié)論： 平面低副引入平面低副引入 2個約束個約束 平面高副引入平面高副引入 1個約束個約束 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) (3) 平面機構(gòu)自由度計算公式平面機構(gòu)自由度計算公式 如果：活動構(gòu)件數(shù)：如果：活動構(gòu)件數(shù)：n 低副數(shù)：低副數(shù)： pl 高副數(shù)：高副數(shù)： ph x y 2 1 未連接前總自由度：未連接前總自由度： 3n 連接后引入的總約束數(shù)：連接后引入的總約束數(shù)： 2pl+ph F=3n - ( 2pl + ph ) v機構(gòu)自由度機構(gòu)自由度F： F=

13、3n - 2pl - ph 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 機構(gòu)自由度舉例：機構(gòu)自由度舉例： 1 2 3 4 F =3n2plph = 3 2 340 = 1 1 2 3 4 5 F =3n2plph = 3 2 450 = 2 F =3n2plph = 3 2 221 = 1 B C A F =3n2plph = 3 2 340 = 1 F =3n2plph = 3 2 451 = 1 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) F =3n2plph = 3 42 50= 2 F =3n2plph = 3 32 50= -1 F =3n2plph = 3 22 30=0 2 機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運

14、動的條件 F=0,剛性桁架，構(gòu)件之間無相對運動剛性桁架，構(gòu)件之間無相對運動 原動件數(shù)小于原動件數(shù)小于F,各構(gòu)件無確定的相對運動各構(gòu)件無確定的相對運動 原動件數(shù)大于原動件數(shù)大于F,在機構(gòu)的薄弱處遭到破壞在機構(gòu)的薄弱處遭到破壞 結(jié)論：結(jié)論：機構(gòu)具有確定運動的條件：機構(gòu)具有確定運動的條件： 1 機構(gòu)自由度機構(gòu)自由度 0 2 原動件數(shù)原動件數(shù) 機構(gòu)自由度數(shù)機構(gòu)自由度數(shù) B C A B C A D E A E B C D 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) vm個構(gòu)件個構(gòu)件(m2)在同一處構(gòu)成轉(zhuǎn)動副在同一處構(gòu)成轉(zhuǎn)動副 vm-1-1個低副個低副 (1) 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 4 1 2 3 5 6 F F 3n3n2

15、p2pl lp ph h 3 3 2 2 560 3 F F 3n3n 2p2pl lp ph h 3 3 2 2 570 1 4 1 2 3 5 6 錯錯對對 計算在內(nèi)計算在內(nèi) 5 2 3 2 3 5 1 m個構(gòu)件個構(gòu)件, m-1個鉸鏈個鉸鏈 3 幾種特殊結(jié)構(gòu)的處理幾種特殊結(jié)構(gòu)的處理 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) F3n2plph 3 2 3 3 1 2 F3n 2plph 3 2 221 1 錯錯對對 排除排除(2) 局部自由度局部自由度 v定義：定義：機構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的獨立的局部運動機構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的獨立的局部運動, , 不影響機不影響機 構(gòu)輸出運動的自由度構(gòu)輸出運動的自由度 v局

16、部自由度經(jīng)常發(fā)生的場合：局部自由度經(jīng)常發(fā)生的場合：滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦?xí)r添加滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦?xí)r添加 的滾子、軸承中的滾珠的滾子、軸承中的滾珠 v解決的方法：解決的方法：計算機構(gòu)自由度時，設(shè)想將滾子與安裝滾子的計算機構(gòu)自由度時，設(shè)想將滾子與安裝滾子的 構(gòu)件固結(jié)在一起，視作一個構(gòu)件構(gòu)件固結(jié)在一起，視作一個構(gòu)件 動畫動畫 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) v不影響機構(gòu)運動傳遞的不影響機構(gòu)運動傳遞的重復(fù)約束重復(fù)約束 v在特定幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下，某些運動副所引入的約束在特定幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下，某些運動副所引入的約束 可能與其它運動副所起的限制作用一致，這種不起獨立限可能與其它運動副所起的限制作用一致，

17、這種不起獨立限 制作用的運動副叫制作用的運動副叫虛約束虛約束 v虛約束虛約束經(jīng)常發(fā)生的場合經(jīng)常發(fā)生的場合 v處理方法：處理方法：計算自由度時，將虛約束（或虛約束構(gòu)件及其計算自由度時，將虛約束（或虛約束構(gòu)件及其 所帶入的運動副）去掉所帶入的運動副）去掉 v結(jié)論結(jié)論 F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 1 2 3 F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 23 1 - -1 錯錯 22 1 1 對對 排除排除 之一為之一為 虛約束虛約束 (3) 虛約束虛約束 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 虛約束經(jīng)常發(fā)生的場合虛約束經(jīng)常發(fā)生的場合 A 兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個運動副時兩

18、構(gòu)件之間構(gòu)成多個運動副時 B 兩構(gòu)件某兩點之間的距離在運動過程中始終保持不變時兩構(gòu)件某兩點之間的距離在運動過程中始終保持不變時 C 聯(lián)接構(gòu)件與被聯(lián)接構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡重合時聯(lián)接構(gòu)件與被聯(lián)接構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡重合時 D 機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) A 兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個運動副時兩構(gòu)件之間構(gòu)成多個運動副時 v兩構(gòu)件組合成多個兩構(gòu)件組合成多個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副，且其，且其軸線重合軸線重合 v兩構(gòu)件組合成多個兩構(gòu)件組合成多個移動副移動副，其，其導(dǎo)路平行或重合導(dǎo)路平行或重合 v兩構(gòu)件組合成若干個兩構(gòu)件組合成若干個高副高副，但接觸點之間的，但接觸點之

19、間的距離為常數(shù)距離為常數(shù) 1 2 3 1 2 3 v目的：目的：為了改善構(gòu)件的受力情況為了改善構(gòu)件的受力情況 F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 22 1 1 動畫動畫 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) B 兩構(gòu)件某兩點之間的距離在運動中保持不變時兩構(gòu)件某兩點之間的距離在運動中保持不變時 v在這兩個例子中，加與不加紅色構(gòu)件在這兩個例子中，加與不加紅色構(gòu)件ABAB效果完全一樣，效果完全一樣， 為虛約束為虛約束 v計算時應(yīng)將構(gòu)件計算時應(yīng)將構(gòu)件ABAB及其引入的約束去掉來計算及其引入的約束去掉來計算 4 1 2 3 5 1 2 3 4 F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3

20、 2 2 340 F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 46 0 0 B A 錯錯對對 1 F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 34 0 1 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) C 兩構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡重合兩構(gòu)件上聯(lián)接點的軌跡重合 v在該機構(gòu)中，構(gòu)件在該機構(gòu)中，構(gòu)件2 2上的上的C C點點C C2 2與構(gòu)件與構(gòu)件 3 3上的上的C C點點C C3 3軌跡重合，為虛約束軌跡重合，為虛約束 v計算時應(yīng)將構(gòu)件計算時應(yīng)將構(gòu)件3 3及其引入的約束去及其引入的約束去 掉來計算掉來計算 v同理，也可將構(gòu)件同理，也可將構(gòu)件4 4當(dāng)作虛約束，將當(dāng)作虛約束，將 構(gòu)件構(gòu)件4 4及其

21、引入的約束去掉來計算，及其引入的約束去掉來計算， 效果完全一樣效果完全一樣 B A C(C2,C3) D 1 2 3 4 F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 34 0 1 動畫動畫 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) D 機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分機構(gòu)中對運動不起作用的對稱部分 v在該機構(gòu)中，齒輪在該機構(gòu)中，齒輪3 3是齒輪是齒輪2 2的對稱部分，為虛約束的對稱部分，為虛約束 v計算時應(yīng)將齒輪計算時應(yīng)將齒輪3 3及其引入的約束去掉來計算及其引入的約束去掉來計算 v同理，將齒輪同理，將齒輪2 2當(dāng)作虛約束去掉，完全一樣當(dāng)作虛約束去掉，完全一樣 v目的：目的：為了改善構(gòu)件的受力情

22、況為了改善構(gòu)件的受力情況 F F3n3n2P2PL LP PH H 3 3 2 2 33 2 1 1 23 4 5 動畫動畫 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 虛約束虛約束結(jié)論結(jié)論 v機構(gòu)中的虛約束都是在一定的幾何條件下出機構(gòu)中的虛約束都是在一定的幾何條件下出 現(xiàn)的，如果這些幾何條件不滿足，則虛約束現(xiàn)的，如果這些幾何條件不滿足，則虛約束 將變成有效約束，而使機構(gòu)不能運動將變成有效約束，而使機構(gòu)不能運動 v采用虛約束是為了采用虛約束是為了: :改善構(gòu)件的受力情況；傳遞較大功率；改善構(gòu)件的受力情況；傳遞較大功率； 或滿足某種特殊需要或滿足某種特殊需要 v在設(shè)計機械時，若為了某種需要而必須使用虛約束時，則

23、在設(shè)計機械時，若為了某種需要而必須使用虛約束時，則 必須嚴格保證設(shè)計、加工、裝配的精度，以滿足虛約束所必須嚴格保證設(shè)計、加工、裝配的精度，以滿足虛約束所 需要的幾何條件需要的幾何條件 1 2 3 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 4 自由度計算小結(jié)自由度計算小結(jié) F3n2plph 機構(gòu)自由度機構(gòu)自由度3活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù)(2低副數(shù)低副數(shù)+1高副數(shù)高副數(shù)) 1、復(fù)合鉸鏈、復(fù)合鉸鏈計算在內(nèi)計算在內(nèi) 2、局部自由度、局部自由度排除排除 3、虛約束、虛約束-重復(fù)約束重復(fù)約束排除排除 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 一、鉸鏈四桿機構(gòu) 1 基本型式 2 鉸鏈四桿機構(gòu)劃分 3 平面四桿機構(gòu)的工作特性 4 機構(gòu)演化方

24、式 二、偏心輪機構(gòu) 三、曲柄滑塊機構(gòu) 四、導(dǎo)桿機構(gòu) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 一、鉸鏈四桿機構(gòu)一、鉸鏈四桿機構(gòu) 1 1 基本型式基本型式 v平面連桿機構(gòu)的基本型式是平面連桿機構(gòu)的基本型式是鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu) v其余四桿機構(gòu)均是由鉸鏈四桿機構(gòu)演化而成的其余四桿機構(gòu)均是由鉸鏈四桿機構(gòu)演化而成的 二桿二桿 三桿三桿, 不可能不可能. 鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 基本型式（續(xù)）基本型式（續(xù)） v結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：四個運動副均為轉(zhuǎn)動副四個運動副均為轉(zhuǎn)動副 v組成：組成： v機架、連桿、連架桿機架、連桿、連架桿 機架：機架：固定不動的構(gòu)件固定不動的構(gòu)件AD 連架桿：連架

25、桿：直接與機架相連的構(gòu)直接與機架相連的構(gòu) 件件AB、CD 連桿：連桿：不與機架相連的構(gòu)件不與機架相連的構(gòu)件BC 曲柄：曲柄：能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿 搖桿：搖桿：不能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿不能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 4A D 連桿連桿 連架桿連架桿 連架桿連架桿 機架機架 1 2 3 4 A B C D 曲柄曲柄搖桿搖桿( (擺桿擺桿) ) ( (周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副) )( (擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副) ) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 2 鉸鏈四桿機構(gòu)劃分鉸鏈四桿機構(gòu)劃分 按連架桿不同運動形式分：按連架桿不同運動形式分： (1) 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) (2)

26、雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu) (3) 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu) 連桿連桿 連架桿連架桿 連架桿連架桿 1 2 3 4 A B C D 4A D 2 3 作機架 曲柄搖桿機構(gòu) 1 4A D 2 3 作機架 雙搖桿機構(gòu) 4A D 1 2 3 1作機架 雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) 4A D 1 2 3 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) (1) 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) v結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：連架桿連架桿1為曲柄，為曲柄，3為搖桿為搖桿 v運動變換：運動變換：轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動搖動搖動 v舉例：舉例：攪拌器機構(gòu)、攪拌器機構(gòu)、雷達天線機構(gòu)雷達天線機構(gòu) 1 2 3 4 特性：特性： v急回特征急回特征 v死點死點 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿

27、機構(gòu) (2) 雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu) v結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：二連架桿均為曲柄二連架桿均為曲柄 v運動變換：運動變換：轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動，通常二轉(zhuǎn)速不相等轉(zhuǎn)動，通常二轉(zhuǎn)速不相等 v舉例：舉例：振動篩機構(gòu)振動篩機構(gòu) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 特殊雙曲柄機構(gòu)特殊雙曲柄機構(gòu) v平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(gòu) 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：二曲柄等速二曲柄等速 v運動不確定問題運動不確定問題 v車門開閉機構(gòu)車門開閉機構(gòu) v反平行四邊形機構(gòu)反平行四邊形機構(gòu) 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：二曲柄轉(zhuǎn)向相反二曲柄轉(zhuǎn)向相反 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) (3) 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu) v結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：二連架桿均為搖桿二連架桿均為搖桿 v運

28、動變換：運動變換：擺動擺動擺動擺動 v舉例舉例: : 鶴式起重機鶴式起重機 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 特殊機構(gòu)特殊機構(gòu) v等腰梯形機構(gòu)等腰梯形機構(gòu) v實例實例: : 汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 3 平面四桿機構(gòu)的工作特性平面四桿機構(gòu)的工作特性 (1)曲柄存在條件 (2)急回特征 (3)死點 連桿連桿 連架桿連架桿 連架桿連架桿 1 2 3 4 A B C D 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) (1) 曲柄存在條件曲柄存在條件 v曲柄存在條件：曲柄存在條件： 1. 最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余 兩桿長度之和兩桿長度之和 2

29、. 最短桿是連架桿或機架最短桿是連架桿或機架 v最短桿最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副都是參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副都是整周副整周副 v其余均為擺轉(zhuǎn)副其余均為擺轉(zhuǎn)副 v推論推論1： v當(dāng)當(dāng)Lmax+Lmin L(其余兩桿長度之和其余兩桿長度之和)時時 最短桿是連架桿之一最短桿是連架桿之一 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) 最短桿是機架最短桿是機架 雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu) 最短桿是連桿最短桿是連桿 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu) v推論推論2： v當(dāng)當(dāng)Lmax+Lmin L(其余兩桿長度之和其余兩桿長度之和)時時 v 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu) A B C D a b c d 了解了解 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) v當(dāng)回程所用時間小于工作行

30、程所用時間時，稱該機構(gòu)具有當(dāng)回程所用時間小于工作行程所用時間時，稱該機構(gòu)具有急回特征急回特征 v極位夾角：極位夾角： v急回特性分析：急回特性分析： v 1 = C v 1 = 1 t1 =1800 + v 2 = 1 t2 =1800 - vt1 t2 , v2 v1 v行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K K (2) 急回特征急回特征 vK=1, 無急回特性無急回特性 v K急回特征越顯著急回特征越顯著 1 j B2 C2 1 2 v2 v1 0 0 2 1 2 1 121 221 1 2 180 180 t t tCC tCC v v K / / 1 1 180 K K 慢 快 v急回特性的應(yīng)用例

31、：急回特性的應(yīng)用例：牛頭刨牛頭刨工作要求工作要求 B1 C1 4 A B C D 23 1 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) v死點死點: :傳動角為零傳動角為零g g=0(=0(連桿與從動件共線連桿與從動件共線),),機構(gòu)頂死機構(gòu)頂死 (3) 死點死點 vM=F*L B1 C1 B2 C2 4 A B C D 23 1 F v g=00 F v g=00 g=00 C2 B2 g=00 B A C B1 C 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) v利用構(gòu)件慣性力利用構(gòu)件慣性力 v實例實例: :家用縫紉機家用縫紉機 v采用多套機構(gòu)錯位排列采用多套機構(gòu)錯位排列 v實例實例: :蒸汽機車車輪聯(lián)動機構(gòu)蒸汽機車車輪聯(lián)

32、動機構(gòu) v蒸汽機車兩側(cè)利用錯位排列的兩套曲柄滑塊機構(gòu)使車輪聯(lián)蒸汽機車兩側(cè)利用錯位排列的兩套曲柄滑塊機構(gòu)使車輪聯(lián) 動機構(gòu)通過死點動機構(gòu)通過死點 克服死點的措施克服死點的措施 G G E F E F 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) v實例實例: :夾具夾具 v飛機起落架機構(gòu)飛機起落架機構(gòu) 死點的利用死點的利用 v折疊家具機構(gòu)折疊家具機構(gòu) g=00 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 4 機構(gòu)演化方式機構(gòu)演化方式 1 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副 2 變換構(gòu)件形態(tài) 3 變更機架 4 擴大轉(zhuǎn)動副尺寸 連桿連桿 連架桿連架桿 連架桿連架桿 1 2 3 4 A B C D 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 二、偏心輪機構(gòu)二、偏心輪機

33、構(gòu) v曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) (擴大回轉(zhuǎn)副擴大回轉(zhuǎn)副) v偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 偏心輪機構(gòu)（續(xù)）偏心輪機構(gòu)（續(xù)） v對心式曲柄滑塊機構(gòu)對心式曲柄滑塊機構(gòu) v偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu) 1 B 2 4 AC 3 h=2lAB 4 C 2 3 1 B A B副擴大 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 三、曲柄滑塊機構(gòu)三、曲柄滑塊機構(gòu) 鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu) 1 B 2 C 3 4A D 曲線導(dǎo)軌曲柄滑塊機構(gòu)曲線導(dǎo)軌曲柄滑塊機構(gòu) lCD e 0 1 B 2 4 A C 3 偏置式曲柄滑塊機構(gòu)偏置式曲柄滑塊機構(gòu) 對心式曲柄滑塊機構(gòu)對心式曲柄滑塊機構(gòu) 1 B 2 4 A C 3 e 3

34、 D 1 B 2 C 4 A 對對CD桿等效轉(zhuǎn)化桿等效轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)動副變成移動副轉(zhuǎn)動副變成移動副 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 四、導(dǎo)桿機構(gòu)四、導(dǎo)桿機構(gòu) v選不同構(gòu)件作機架選不同構(gòu)件作機架機構(gòu)倒置機構(gòu)倒置 v曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) v導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu) 變更機架變更機架 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) 導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu), ,動畫動畫 v曲柄搖塊機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu) v移動導(dǎo)桿機構(gòu)移動導(dǎo)桿機構(gòu) 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) 移動導(dǎo)桿機構(gòu)移動導(dǎo)桿機構(gòu) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 應(yīng)用實例一應(yīng)用實例一 A 4 1 A 4 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2

35、C 3 1 B 2 C 31 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 1 B 2 C 3 2作機架作機架 A 4 1A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 A 4 1 3 B 2 C 曲柄搖塊機構(gòu)曲柄搖塊機構(gòu) 液壓作動筒液壓作動筒 車箱舉升機構(gòu)車箱舉升機構(gòu) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 2 B 1 2 B 1 2 B 1 應(yīng)用實例二應(yīng)用實例二 1 B A 2 1 B A 2 A 4 1 B 2 C 3 曲

36、柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) C A 4 3 移動導(dǎo)桿機構(gòu)移動導(dǎo)桿機構(gòu) C 4 1 B A 2 1 B A 2 1 B A 2 3 手動唧筒機構(gòu)手動唧筒機構(gòu) 3作機架 1 B 2 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 應(yīng)用實例三應(yīng)用實例三 C 2 3 4 A 4 1 B 2 C 3 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) 作機架 A4 1 B 2 C 3 導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu) C 2 3 4C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機構(gòu)回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機構(gòu) lBC lAB， 導(dǎo)桿導(dǎo)桿AC整周轉(zhuǎn)動整

37、周轉(zhuǎn)動 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 C 2 3 4 A B 1 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 2 3 C 4 lBC lAB， 導(dǎo)桿導(dǎo)桿AC擺動擺動擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 3 2 C 4 A B 1 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 其它其它 v雙移動副機構(gòu)雙移動副機構(gòu) 正弦機構(gòu)正弦機構(gòu) 雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu) (十字滑塊機構(gòu)十字滑塊機構(gòu)) 動畫動畫 正弦機構(gòu)正弦機構(gòu) 雙滑塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu) 正切機構(gòu)正切機構(gòu) 了解了解 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面

38、連桿機構(gòu) 一、平面四桿機構(gòu)的特點 二、平面連桿機構(gòu)的應(yīng)用 三、平面四桿機構(gòu)的設(shè)計 了解了解 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 一、平面四桿機構(gòu)的特點一、平面四桿機構(gòu)的特點 v全低副（面接觸），承受沖擊力，易潤滑，不易磨損全低副（面接觸），承受沖擊力，易潤滑，不易磨損 v運動副結(jié)構(gòu)簡單，易加工運動副結(jié)構(gòu)簡單，易加工 v運動規(guī)律多樣化、點的運動軌跡多樣化運動規(guī)律多樣化、點的運動軌跡多樣化 v運動副累積誤差大，效率低運動副累積誤差大，效率低 v慣性力難以平衡，不宜用于高速慣性力難以平衡，不宜用于高速 v不能精確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律，設(shè)計計算較復(fù)雜不能精確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律，設(shè)計計算較復(fù)雜 1 2 3 A B

39、 C 4 機架 連桿 連架桿 A 1 B 2 C 3 D 4 4 A 1 2 B 3 C 5 6 D E 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 1 實現(xiàn)有軌跡、位置或運動規(guī)律要求的運動 2 實現(xiàn)從動件運動形式及運動特性的改變 3 實現(xiàn)較運距離的傳動或操縱 4 調(diào)節(jié)、擴大從動件行程 5 獲得較大的機械增益：輸出力(矩)與輸入力(矩)之比 二、平面連桿機構(gòu)的應(yīng)用二、平面連桿機構(gòu)的應(yīng)用 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 1 實現(xiàn)有軌跡、位置或運動規(guī)律要求的運動實現(xiàn)有軌跡、位置或運動規(guī)律要求的運動 v圓軌跡復(fù)制機構(gòu)圓軌跡復(fù)制機構(gòu)vAMF保齡球置瓶機掃瓶機構(gòu)保齡球置瓶機掃瓶機構(gòu) C D A B M 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連

40、桿機構(gòu) 2 實現(xiàn)從動件運動形式及運動特性的改變實現(xiàn)從動件運動形式及運動特性的改變 v步進式工件傳送機構(gòu)步進式工件傳送機構(gòu) v運動形式改變實例運動形式改變實例 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 3 實現(xiàn)較運距離的傳動或操縱實現(xiàn)較運距離的傳動或操縱 v應(yīng)用實例：應(yīng)用實例：自行車手閘自行車手閘 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 4 調(diào)節(jié)、擴大從動件行程調(diào)節(jié)、擴大從動件行程 v可變行程滑塊機構(gòu)可變行程滑塊機構(gòu) 特點：特點：調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 可改變滑塊可改變滑塊D的行程的行程 v汽車用空氣泵機構(gòu)汽車用空氣泵機構(gòu) 特點：特點：曲輛曲輛CD短，滑塊短，滑塊 行程大行程大 A B C D A B C D E F 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平

41、面連桿機構(gòu) 5 獲得較大的機械增益獲得較大的機械增益:輸出力輸出力(矩矩)與輸入力與輸入力(矩矩)之比之比 v肘節(jié)機構(gòu)肘節(jié)機構(gòu) 特點：特點：機械增益大機械增益大 v剪切機構(gòu)剪切機構(gòu) 特點：特點：機械增益大機械增益大 E A B C D 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 其它其它 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 1 實現(xiàn)剛體給定位置的設(shè)計實現(xiàn)剛體給定位置的設(shè)計 機構(gòu)能引導(dǎo)剛體（如連桿）通過一系列給定位置機構(gòu)能引導(dǎo)剛體（如連桿）通過一系列給定位置 2 實現(xiàn)已知運動規(guī)律的設(shè)計實現(xiàn)已知運動規(guī)律的設(shè)計 1）給定連架桿對應(yīng)位置）給定連架桿對應(yīng)位置 2）給定行程速比變化系數(shù)）給定行程速比變化系數(shù) 3 實現(xiàn)預(yù)定軌跡的設(shè)

42、計實現(xiàn)預(yù)定軌跡的設(shè)計 連桿上某點通過某一預(yù)定給定軌跡的功能連桿上某點通過某一預(yù)定給定軌跡的功能 v圖解法圖解法、解析法、解析法、實驗法實驗法 三、平面四桿機構(gòu)的設(shè)計三、平面四桿機構(gòu)的設(shè)計 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 1 1 剛體導(dǎo)引機構(gòu)的設(shè)計剛體導(dǎo)引機構(gòu)的設(shè)計 (1)應(yīng)用概述 (2)剛體導(dǎo)引機構(gòu)設(shè)計分析 (3)剛體導(dǎo)引機構(gòu)的設(shè)計 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) (1) 應(yīng)用概述應(yīng)用概述 實現(xiàn)剛體給定位置的設(shè)計實現(xiàn)剛體給定位置的設(shè)計如實現(xiàn)預(yù)定的連桿位置要求如實現(xiàn)預(yù)定的連桿位置要求 機構(gòu)能引導(dǎo)剛體（一般為連桿）通過一系列給定位置機構(gòu)能引導(dǎo)剛體（一般為連桿）通過一系列給定位置 例：例：飛機起落架機構(gòu)飛機

43、起落架機構(gòu): : v要求實現(xiàn)機輪放下和收要求實現(xiàn)機輪放下和收 起兩個位置起兩個位置 鑄造翻砂機構(gòu)鑄造翻砂機構(gòu): : v要求實現(xiàn)兩個翻轉(zhuǎn)位置要求實現(xiàn)兩個翻轉(zhuǎn)位置 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) v條件：條件：給定連桿對應(yīng)位置給定連桿對應(yīng)位置 v鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計, ,在于確定四個鉸點的位置在于確定四個鉸點的位置, ,且關(guān)鍵在且關(guān)鍵在 確定連桿兩鉸點的位置確定連桿兩鉸點的位置 v連桿上的鉸點一定落在以固定鉸為中心的圓上連桿上的鉸點一定落在以固定鉸為中心的圓上 v即即: :剛體導(dǎo)引機構(gòu)轉(zhuǎn)變成已知圓弧上的點求圓心剛體導(dǎo)引機構(gòu)轉(zhuǎn)變成已知圓弧上的點求圓心 (2) 剛體導(dǎo)引機構(gòu)設(shè)計分析剛體導(dǎo)引

44、機構(gòu)設(shè)計分析 A B C D 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) v選定連桿上兩活動選定連桿上兩活動 鉸鏈，即確定連桿鉸鏈，即確定連桿 長長lBC，定比例尺，定比例尺 l 作圖作圖 v活動鉸鏈相對于固活動鉸鏈相對于固 定鉸鏈的運動軌跡定鉸鏈的運動軌跡 為圓為圓 v用三點定心法確定用三點定心法確定 兩固定鉸鏈兩固定鉸鏈D,C v計算待求桿長計算待求桿長 lAB=AB l m lCD=CD l m lAD=AD l m (3) 剛體導(dǎo)引機構(gòu)的設(shè)計剛體導(dǎo)引機構(gòu)的設(shè)計 II I III B1B2 B3 C2 C3 C1 D A )( mm m BC lBC l 討論：討論： v三點唯一確定一個圓三點唯一確定一個圓,故確定故確定B、C 點后，固定鉸鏈點后，固定鉸鏈A、D也唯一確定也唯一確定 v連桿上連桿上B、C位置應(yīng)根據(jù)實際情況位置應(yīng)根據(jù)實際情況 而定而定 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) 2 函數(shù)生成機構(gòu)的設(shè)計函數(shù)生成機構(gòu)的設(shè)計 (1)應(yīng)用概述 (2)函數(shù)生成機構(gòu)設(shè)計分析 機械設(shè)計基礎(chǔ) 平面連桿機構(gòu) (1) 函數(shù)生成機構(gòu)的應(yīng)用函數(shù)生成機構(gòu)的應(yīng)用 v函數(shù)生成機構(gòu)：函數(shù)生成機構(gòu)：實現(xiàn)預(yù)定運動規(guī)律