第8章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

1、2021/8/141第八章第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)81 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動特點(diǎn)82 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用83 有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識84 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2021/8/142應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：特征：特征：有一作平面運(yùn)動的構(gòu)件，稱為連桿。有一作平面運(yùn)動的構(gòu)件，稱為連桿。特點(diǎn)：特點(diǎn)：采用低副。面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損采用低副。面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損 形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度。形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度。改變桿的相對長度

2、，從動件運(yùn)動規(guī)律不同。改變桿的相對長度，從動件運(yùn)動規(guī)律不同。連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。定義：定義：由低副（轉(zhuǎn)動、移動）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。由低副（轉(zhuǎn)動、移動）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。81 連桿機(jī)構(gòu)及其傳動特點(diǎn)連桿機(jī)構(gòu)及其傳動特點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)、鶴式吊、火車輪、手動沖床、牛頭刨床、橢內(nèi)燃機(jī)、鶴式吊、火車輪、手動沖床、牛頭刨床、橢圓儀、機(jī)械手爪、開窗戶支撐、公共汽車開關(guān)門、折圓儀、機(jī)械手爪、開窗戶支撐、公共汽車開關(guān)門、折疊傘、折疊床、疊傘、折疊床、 牙膏筒拔管機(jī)、單車制動操作機(jī)構(gòu)等。牙膏筒拔管機(jī)、單車制動操作機(jī)構(gòu)等。2021/8/143缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：構(gòu)件和運(yùn)動副多，累積誤差大、

3、運(yùn)動精度低、效率低構(gòu)件和運(yùn)動副多，累積誤差大、運(yùn)動精度低、效率低。產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速。產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速。設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。分類分類:本章重點(diǎn)內(nèi)容是介紹本章重點(diǎn)內(nèi)容是介紹四桿機(jī)構(gòu)。四桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)常以構(gòu)件數(shù)命名：常以構(gòu)件數(shù)命名：四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)、多桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)。2021/8/144基本型式基本型式鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。它演變得到的。名詞解釋：名詞解釋：曲柄曲柄作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；共有三種基本型式：（1

4、1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特征：特征：曲柄搖桿曲柄搖桿作用：作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動。將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動。 如雷達(dá)天線。如雷達(dá)天線。連桿連桿作平面運(yùn)動的構(gòu)件；作平面運(yùn)動的構(gòu)件；連架桿連架桿與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；搖桿搖桿作定軸擺動的構(gòu)件；作定軸擺動的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副周轉(zhuǎn)副能作能作360360相對回轉(zhuǎn)的運(yùn)動副；相對回轉(zhuǎn)的運(yùn)動副；擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副只能作有限角度擺動的運(yùn)動副。只能作有限角度擺動的運(yùn)動副。曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿82 平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用1.平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式2021/8/145作者：潘存云

5、教授作者：潘存云教授ABC1243DABDC1243（2 2）雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)特征特征：兩個曲柄：兩個曲柄作用：作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒌人倩剞D(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人俚人倩蚧蜃兯僮兯倩剞D(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)。雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)曲柄主動曲柄主動縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：如如葉片泵、慣性篩葉片泵、慣性篩等。等。2143搖桿主動搖桿主動31242021/8/146作者：潘存云教授A AD DC CB B1 12 23 34 4旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵作者：潘存云教授A AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E6慣性篩機(jī)構(gòu)慣性篩機(jī)構(gòu)312021/8/147作者：潘存云教授

6、ABCD耕地耕地料斗料斗DCAB作者：潘存云教授耕地耕地料斗料斗DCAB實(shí)例：實(shí)例：火車輪火車輪特例：特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)AB = CD特征：特征：兩連架桿等長且平行，兩連架桿等長且平行， 連桿作平動連桿作平動BC = ADABDC攝影平臺攝影平臺作者：潘存云教授ADBC作者：潘存云教授BC天平天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)2021/8/148作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授反平行四邊形機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu) 車門開閉機(jī)構(gòu)車門開閉機(jī)構(gòu) 反向反向FAEDGBCABEFDCG平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)動不確定。動不確定。采用兩組機(jī)構(gòu)錯

7、開排列。采用兩組機(jī)構(gòu)錯開排列?；疖囕喕疖囕?021/8/149作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授ABDCE（3 3）雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)特征：特征：兩個搖桿兩個搖桿應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)特例：特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)等腰梯形機(jī)構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)BCABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDCEABDCE電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿ABDC2021/8/1410作者：潘存云教授(1)(1) 改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動尺寸改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動尺寸偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心曲柄

8、滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu) 正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)s=l sin l2.2.平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式平面四桿機(jī)構(gòu)的演化型式2021/8/1411作者：潘存云教授(2)(2)改變運(yùn)動副的尺寸改變運(yùn)動副的尺寸(3)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架偏心輪機(jī)構(gòu)偏心輪機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC2021/8/1412牛頭刨床牛頭刨床應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例:作者：潘存云教授ABDC1243C2C1小型刨床小型刨床作者：潘存云教授ABDCE

9、1234562021/8/1413作者：潘存云教授B234C1A(3)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架ACB1234導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)314A2BCB34C1A24A1B23C13C4AB2A1C234B自卸車舉升機(jī)構(gòu)自卸車舉升機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例動畫2021/8/1414作者：潘存云教授(3)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架選不同的構(gòu)件為機(jī)架314A2BC直動滑桿機(jī)構(gòu)直動滑桿機(jī)構(gòu)手搖唧筒手搖唧筒這種通過選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的這種通過選擇不同構(gòu)件作為機(jī)架以獲得不同機(jī)構(gòu)的方法稱為：方法稱為：機(jī)構(gòu)的倒置機(jī)構(gòu)的倒置BC

10、3214A導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)314A2BCABC32142021/8/1415橢圓儀機(jī)構(gòu)橢圓儀機(jī)構(gòu)實(shí)例：實(shí)例：選擇雙滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件選擇雙滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件 作為機(jī)架可得不同的機(jī)構(gòu)作為機(jī)架可得不同的機(jī)構(gòu)作者：潘存云教授1234正弦機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)3214(4)(4)運(yùn)動副元素的逆換運(yùn)動副元素的逆換將低副兩運(yùn)動副元素的包容關(guān)系進(jìn)行逆換，不影響兩將低副兩運(yùn)動副元素的包容關(guān)系進(jìn)行逆換，不影響兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動。構(gòu)件之間的相對運(yùn)動。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)4321搖塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)32142021/8/1416 a+b c + d a+ c

11、b + da+d b + c三角形任意兩邊之和大于第三邊作者：潘存云教授abdcCBAD平面四桿機(jī)構(gòu)具有平面四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副可能存在可能存在曲柄。曲柄。則由則由BCD可得：可得：則由則由B”C”D可得：可得：AB為最短桿為最短桿最長桿與最短桿的長度之和其他兩桿長度之和83 有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識有關(guān)平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識1.1.平面平面四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件有曲柄的條件設(shè)設(shè)ad，同理有：，同理有： da, db, dc將以上三式兩兩相加得：將以上三式兩兩相加得： C”abdcADB”d- - aa b ac ad b(d a)+ cc(d a)+ bAD為最短桿為最短

12、桿 連架桿a或機(jī)架d中必有一個是最短桿2021/8/1417連架桿或機(jī)架之一為最短桿。連架桿或機(jī)架之一為最短桿。可知：當(dāng)滿足桿長條件時，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動可知：當(dāng)滿足桿長條件時，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副都是整轉(zhuǎn)副。副都是整轉(zhuǎn)副。曲柄存在的條件：曲柄存在的條件：最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)其他兩桿長度之和其他兩桿長度之和此時，鉸鏈此時，鉸鏈A為整轉(zhuǎn)副。為整轉(zhuǎn)副。若取若取BC為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈B也是整轉(zhuǎn)副。也是整轉(zhuǎn)副。 稱為稱為桿長條件桿長條件。作者：潘存云教授ABCDabcd2021/8/1418作者：潘存云教授當(dāng)滿足桿長條件時，

13、說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同當(dāng)滿足桿長條件時，說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時，可得不同的機(jī)構(gòu)。如：的構(gòu)件作為機(jī)架時，可得不同的機(jī)構(gòu)。如： 曲柄搖桿曲柄搖桿1 1 、曲柄搖桿曲柄搖桿2 2 、雙曲柄雙曲柄、 雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)。2021/8/1419作者：潘存云教授ABCD2.2.急回運(yùn)動與行程速比系數(shù)急回運(yùn)動與行程速比系數(shù)在在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時，搖桿中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩個極限位置，簡稱極位。位于兩個極限位置，簡稱極位。當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以逆時針轉(zhuǎn)過逆時針轉(zhuǎn)過180180+時，搖桿從時，搖桿從C1D位置位置擺到擺到C2D。 所花時間為所花

14、時間為t1 , , 平均速度為平均速度為V1, ,那么有：那么有：/ )180(1t1211tCCV )180/(21CCB1C1AD曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 3D180180C2B2此兩處曲柄之間的夾角此兩處曲柄之間的夾角 稱為稱為極位夾角極位夾角。2021/8/1420作者：潘存云教授B1C1ADC2當(dāng)曲柄以當(dāng)曲柄以繼續(xù)轉(zhuǎn)過繼續(xù)轉(zhuǎn)過180180-時，搖桿從時，搖桿從C2D,置擺到置擺到C1D，所花時間為所花時間為t2 , ,平均速度為平均速度為V2 , ,那么有那么有 180180-/)180(2t因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來回?cái)[動的時間不一樣，平均速度也不等。顯然顯然 t1 t2 V2 V1

15、搖桿的這種特性稱為搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動急回運(yùn)動。用以下比值表示急回程度稱稱K為為行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)。12VVK 18018021tt且且越大，越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。值越大，急回性質(zhì)越明顯。 只要只要 0 ， 就有就有 K1所以可通過分析機(jī)構(gòu)中是否存在以及的大小來判斷機(jī)構(gòu)是否有急回運(yùn)動或運(yùn)動的程度。11180KK設(shè)計(jì)新機(jī)械時，往往先給定設(shè)計(jì)新機(jī)械時，往往先給定K值，于是值，于是 2212tCCV)180/(21CC121221tCCtCC2021/8/1421作者：潘存云教授曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性應(yīng)用：應(yīng)用：節(jié)省返程時間，如牛頭刨、往復(fù)式輸送機(jī)等。節(jié)省

16、返程時間，如牛頭刨、往復(fù)式輸送機(jī)等。作者：潘存云教授180180180180-導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的急回特性的急回特性 180180180180-思考題：思考題： 對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性如何？對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的急回特性如何？對于需要有急回運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，常常是根據(jù)需要的行程速比系數(shù)K, 先求出 ，然后在設(shè)計(jì)各構(gòu)件的尺寸。2021/8/1422F F”作者：潘存云教授F當(dāng)當(dāng)BCD90BCD90時，時， BCDBCD3. .壓力角和傳動角壓力角和傳動角壓力角壓力角：從動件驅(qū)動力從動件驅(qū)動力F與力作用點(diǎn)絕對速度之間所夾銳角。與力作用點(diǎn)絕對速度之間所夾銳角。設(shè)計(jì)時要求設(shè)計(jì)時要求: : minmin5050

17、minmin出現(xiàn)的位置：出現(xiàn)的位置：當(dāng)當(dāng)BCD90BCD90時，時， 180180- BCD- BCD切向分力切向分力 F F= Fcos= Fcos法向分力法向分力 F F”= Fcos= Fcos F F 對傳動有利對傳動有利。=Fsin=Fsin稱稱為為傳動角傳動角。此位置一定是：此位置一定是：主動件與機(jī)架共線兩處之一。主動件與機(jī)架共線兩處之一。為了保證機(jī)構(gòu)良好的傳力性能ABCDCDBAFF”F可用可用的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動力性能的好壞的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動力性能的好壞, ,當(dāng)當(dāng)BCDBCD最小或最大時，都有可能出現(xiàn)最小或最大時，都有可能出現(xiàn)minmin2021/8/1423作者：潘存云教授

18、車門車門C1B1abcdDA由余弦定律有：由余弦定律有： BB1 1C C1 1D Darccosbarccosb2 2+c+c2 2-(d-a)-(d-a)2 2/2bc/2bc BB2 2C C2 2D Darccosbarccosb2 2+c+c2 2-(d+a)-(d+a)2 2/2bc/2bc若若BB1 1C C1 1D90D90, ,則則若若BB2 2C C2 2D90D90, , 則則1 1BB1 1C C1 1D D2 2180180-B-B2 2C C2 2D D機(jī)構(gòu)的傳動角一般在運(yùn)動鏈機(jī)構(gòu)的傳動角一般在運(yùn)動鏈最終一個從動件上度量。最終一個從動件上度量。v1 1minminB

19、B1 1C C1 1D, 180D, 180-B-B2 2C C2 2DDminminC2B22 2F F2021/8/1424作者：潘存云教授F4. .機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置搖桿為主動件，且連桿搖桿為主動件，且連桿與曲柄兩次共線時，有：與曲柄兩次共線時，有：此時機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動此時機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動. .避免措施：避免措施： 兩組機(jī)構(gòu)錯開排列，如兩組機(jī)構(gòu)錯開排列，如火車輪機(jī)構(gòu)火車輪機(jī)構(gòu); ;稱此位置為：稱此位置為： “死點(diǎn)死點(diǎn)”0 0靠靠飛輪的慣性飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。FAEDGBCABEFDCG0 0F0 02021/8/1425作者：潘存云教授作者：潘存云

20、教授工件工件ABCD1234PABCD1234工件工件P鉆孔夾具鉆孔夾具=0=0TABDC飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架ABCD=0=0F也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作：也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作：飛機(jī)起落架、鉆夾具飛機(jī)起落架、鉆夾具等。等。2021/8/1426作者：潘存云教授作者：潘存云教授5. .鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動連續(xù)性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動連續(xù)性指連桿機(jī)構(gòu)能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)給定的各個位置。指連桿機(jī)構(gòu)能否連續(xù)實(shí)現(xiàn)給定的各個位置?？尚杏颍嚎尚杏颍簱u桿的運(yùn)動范圍。搖桿的運(yùn)動范圍。不可行域：不可行域：搖桿不能達(dá)到的區(qū)域。搖桿不能達(dá)到的區(qū)域。設(shè)計(jì)時不能要求從一個可行域跳過不可行域進(jìn)入另一個可行域。設(shè)計(jì)時不能要求從一個可行域跳過

21、不可行域進(jìn)入另一個可行域。稱此為稱此為錯位不連續(xù)。錯位不連續(xù)。錯序不連續(xù)錯序不連續(xù)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時，應(yīng)滿足運(yùn)動連續(xù)性條件。設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時，應(yīng)滿足運(yùn)動連續(xù)性條件。C1C2C1C2CCADBDAB1C1B2C2B3C3DAB1C1B2C2B3C32021/8/142784 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1.連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題2. 用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)用作圖法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.2按兩連架桿三組對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿三組對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.1按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.3按連桿上任意標(biāo)志線

22、的三組對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按連桿上任意標(biāo)志線的三組對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)3.4按給定的行程速比系數(shù)按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2021/8/142884 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 一、一、 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題 機(jī)構(gòu)選型機(jī)構(gòu)選型根據(jù)給定的運(yùn)動要求選擇根據(jù)給定的運(yùn)動要求選擇 機(jī)構(gòu)的類型；機(jī)構(gòu)的類型；尺度綜合尺度綜合確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長長 度尺寸度尺寸)。 同時要滿足其他輔助條件：同時要滿足其他輔助條件：a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長比恰當(dāng)、結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長比恰當(dāng)、 運(yùn)動副結(jié)構(gòu)合理等）運(yùn)動副結(jié)構(gòu)合理等）;b)

23、動力條件（如動力條件（如minmin）;c)運(yùn)動連續(xù)性條件等。運(yùn)動連續(xù)性條件等。2021/8/1429作者：潘存云教授作者：潘存云教授ADCB飛機(jī)起落架飛機(jī)起落架BC三類設(shè)計(jì)要求：三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。函數(shù)機(jī)構(gòu)函數(shù)機(jī)構(gòu)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù)滿足函數(shù) y=logxxy=logxABCD2021/8/1430作者：潘存云教授三類設(shè)計(jì)要求：三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律滿足預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機(jī)起落架飛機(jī)起

24、落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。函數(shù)機(jī)構(gòu)。前者要求兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，后者要求急回運(yùn)動2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。要求連桿在兩個位置要求連桿在兩個位置垂直地面且相差垂直地面且相差180 BCABDC2021/8/1431給定的設(shè)計(jì)條件：給定的設(shè)計(jì)條件：1)幾何條件幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）（給定連架桿或連桿的位置）2)運(yùn)動條件運(yùn)動條件（給定（給定K）3)動力條件動力條件（給定（給定minmin）設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法二、二、 用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)用解析法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)思路：思路：首先建立包含機(jī)構(gòu)的各尺度參數(shù)和

25、運(yùn)動變量在首先建立包含機(jī)構(gòu)的各尺度參數(shù)和運(yùn)動變量在內(nèi)的解析關(guān)系式，然后根據(jù)已知的運(yùn)動變量求解所需內(nèi)的解析關(guān)系式，然后根據(jù)已知的運(yùn)動變量求解所需的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)。的機(jī)構(gòu)尺度參數(shù)。1 )按預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)2021/8/1432作者：潘存云教授xyABCD12341)按給定的運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)按給定的運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)給定連架桿對應(yīng)位置：給定連架桿對應(yīng)位置：構(gòu)件構(gòu)件3和和構(gòu)件構(gòu)件1滿足以下位置關(guān)系：滿足以下位置關(guān)系：abcd建立坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系, ,設(shè)構(gòu)件長度為：設(shè)構(gòu)件長度為：a 、b、c、d在在x,yx,y軸上投影可得：軸上投影可得：a+b= c+d機(jī)構(gòu)尺寸

26、比例放大時，不影響各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)尺寸比例放大時，不影響各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)角. . a coc1i i + bcos2i i =c cos3i i + d a sin1i i + b sin2i i = c sin3i i 3i if (1i i ) i =1, 2, 3n設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)( (求各構(gòu)件長度求各構(gòu)件長度) )。1i i3i i2i i 令：令： a/a=1 b/a= l c/a= m d/a= n2021/8/1433P1P2令令: : P0消去消去2i2i整理得：整理得：coscos( (1i1i+0 0) )m cos(3i+0 )-(m/n)cos(3i+0 -1

27、i -0 ) +(m2+n2+1-l2)/(2n)代入移項(xiàng)得：代入移項(xiàng)得： lcos2 i= n+mcos(3i+0 )cos(1i+0 )lsin2 i= msin(3i+0 )sin(1i+0 )則上式簡化為：則上式簡化為：coccoc( (1i1i+0 0 ) )P0cos(3i+0 ) P1 cos(3i+0 -1i -0 )+ P2式中包含有式中包含有p0，p1，p2，0，0五個待定參數(shù)五個待定參數(shù), ,故四桿故四桿機(jī)構(gòu)最多可按兩連架桿的五組對應(yīng)未知精確求解。機(jī)構(gòu)最多可按兩連架桿的五組對應(yīng)未知精確求解。當(dāng)當(dāng)i5i5時，一般不能求得精確解，只能用最小二乘法近似求解。時，一般不能求得精確

28、解，只能用最小二乘法近似求解。當(dāng)當(dāng)i5i = a =( A A C1A A C2)/ 2 A A C1= = a+ +b2021/8/1443作者：潘存云教授E222ae(2) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)H已知已知K K，滑塊行程，滑塊行程H H，偏距偏距e e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu) 。計(jì)算計(jì)算: 180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);作作C1 C2 H H作射線作射線C1O O 使使C2C1O=90, , 以以O(shè) O為圓心，為圓心，C1O O為半徑作圓。為半徑作圓。以以A A為圓心，為圓心，A A C1為半徑作弧交于為半徑作弧交于E,E,得：得：作射線作射線C2O O使

29、使C1C2 O=90。 作偏距線作偏距線e e，交圓弧于，交圓弧于A A，即為所求。，即為所求。C1C29090-o9090-Al1 =EC2/ 2l2 = A = A C2EC2/ 22021/8/1444作者：潘存云教授作者：潘存云教授ADmn=D(3) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析：分析： 由于由于與與導(dǎo)桿擺角導(dǎo)桿擺角相等，設(shè)計(jì)此相等，設(shè)計(jì)此 機(jī)構(gòu)時，僅需要確定曲柄機(jī)構(gòu)時，僅需要確定曲柄 a。計(jì)算計(jì)算180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);任選任選D D作作mDnmDn，取取A A點(diǎn)，使得點(diǎn)，使得AD=d, AD=d, 則則: : a=dsin(a=dsin(/2)/2)=Ad作角分線作角分線; ;已知：已知：機(jī)架長度機(jī)架長度d，K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。2021/8/1445作者：潘存云教授D四、實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)四、實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)當(dāng)給定連架桿位置超過三對時，一般不可能有精確解。只能用優(yōu)化或試湊的方法獲得近似解。1)首先在一張紙上取首先在一張紙上取固定軸固定軸A的位置，作的位置，作原動件角