機械原理 第三章 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計課件

1、1第三章第三章 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計【教學目標教學目標】u了解平面連桿機構(gòu)的組成及其特點；了解平面連桿機構(gòu)的組成及其特點；u了解平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化和應(yīng)用；了解平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化和應(yīng)用；u掌握鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件，并能判斷鉸鏈四桿機構(gòu)的類型；掌握鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件，并能判斷鉸鏈四桿機構(gòu)的類型；u掌握平面四桿機構(gòu)壓力角、傳動角、急回特性、極位夾角、行程掌握平面四桿機構(gòu)壓力角、傳動角、急回特性、極位夾角、行程 速比系數(shù)等基本概念；速比系數(shù)等基本概念；u掌握連桿機構(gòu)最小傳動角出現(xiàn)的位置及計算方法；掌握連桿機構(gòu)最小傳動角出現(xiàn)的位置及計算方法；u掌握死

2、點在什么情況下出現(xiàn)及死點位置在機構(gòu)中的應(yīng)用；掌握死點在什么情況下出現(xiàn)及死點位置在機構(gòu)中的應(yīng)用；u了解平面四桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題；了解平面四桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題；u掌握根據(jù)具體設(shè)計條件和實際需要設(shè)計平面四桿機構(gòu)的方法。掌握根據(jù)具體設(shè)計條件和實際需要設(shè)計平面四桿機構(gòu)的方法。【重點難點重點難點】重點：重點：曲柄存在的條件及鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷；有關(guān)四桿機構(gòu)曲柄存在的條件及鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷；有關(guān)四桿機構(gòu)的一些基本知識；平面四桿機構(gòu)設(shè)計的一些基本方法。的一些基本知識；平面四桿機構(gòu)設(shè)計的一些基本方法。難點：難點：平面四桿機構(gòu)最小傳動角的確定平面四桿機構(gòu)最小傳動角的確定；用；用轉(zhuǎn)換機架法轉(zhuǎn)換機架法設(shè)

3、計平面四設(shè)計平面四桿機構(gòu)。桿機構(gòu)。2一、連桿機構(gòu)一、連桿機構(gòu)3-1平面連桿機構(gòu)的特點及其設(shè)計的基本問題平面連桿機構(gòu)的特點及其設(shè)計的基本問題定義：定義：若干剛性構(gòu)件通過若干剛性構(gòu)件通過低副低副聯(lián)接而成的機構(gòu)，稱為聯(lián)接而成的機構(gòu)，稱為連桿機構(gòu)連桿機構(gòu)，又稱，又稱低副機構(gòu)低副機構(gòu)。30 0 xyADCBabcd0 0ADM2BMM1M3連桿曲線連桿曲線連桿連桿二、連桿機構(gòu)的特點二、連桿機構(gòu)的特點 承受載荷大，便于潤滑承受載荷大，便于潤滑 制造方便，易獲得較高的精度制造方便，易獲得較高的精度 兩構(gòu)件之間的接觸靠幾何封閉實現(xiàn)兩構(gòu)件之間的接觸靠幾何封閉實現(xiàn) 實現(xiàn)多種運動規(guī)律和軌跡要求實現(xiàn)多種運動規(guī)律和軌跡

4、要求優(yōu)點：優(yōu)點：4缺點：缺點： 不易精確實現(xiàn)各種運動規(guī)律和軌跡要求；不易精確實現(xiàn)各種運動規(guī)律和軌跡要求； 機械效率較低；機械效率較低； 產(chǎn)生動態(tài)不平衡。產(chǎn)生動態(tài)不平衡。CaaBBCrrllBCDA4213m2m3S2S3S1m1mmcm2Bm2C5三三、連桿機構(gòu)的分類連桿機構(gòu)的分類1 1）根據(jù)構(gòu)件之間的）根據(jù)構(gòu)件之間的相對運動相對運動分類分類平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)62）根據(jù)）根據(jù)構(gòu)件的數(shù)目構(gòu)件的數(shù)目分類分類四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)五桿機構(gòu)五桿機構(gòu)多桿機構(gòu)多桿機構(gòu)本章主要討論本章主要討論平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)。廣泛應(yīng)用的是平面四桿機構(gòu)，而且它是構(gòu)成和研究平面多桿機構(gòu)的基礎(chǔ)。7

5、四、平面連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題四、平面連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題問題一：實現(xiàn)構(gòu)件給定位置（剛體導引）問題一：實現(xiàn)構(gòu)件給定位置（剛體導引） 要求連桿機構(gòu)能引導某構(gòu)件按規(guī)定順序精確或近要求連桿機構(gòu)能引導某構(gòu)件按規(guī)定順序精確或近似地經(jīng)過給定的若干位置。似地經(jīng)過給定的若干位置。8問題二：實現(xiàn)已知運動規(guī)律（或函數(shù)生成）問題二：實現(xiàn)已知運動規(guī)律（或函數(shù)生成） 要求主、從動件滿足要求主、從動件滿足已知的若干組對應(yīng)位置關(guān)已知的若干組對應(yīng)位置關(guān)系，包括滿足一定的急回系，包括滿足一定的急回特性要求，或者在主動件特性要求，或者在主動件運動規(guī)律一定時，從動件運動規(guī)律一定時，從動件能精確地或近似地按給定能精確地或近似地按給

6、定規(guī)律運動。規(guī)律運動。9問題三：實現(xiàn)已知運動軌跡問題三：實現(xiàn)已知運動軌跡 要求連桿機構(gòu)中作平面運動的構(gòu)件上某一點精確要求連桿機構(gòu)中作平面運動的構(gòu)件上某一點精確或近似地沿著給定的軌跡運動?；蚪频匮刂o定的軌跡運動。 設(shè)計方法：設(shè)計方法：圖解法圖解法、解析法、圖譜法、解析法、圖譜法10一、平面四桿機構(gòu)的基本型式鉸鏈四桿機構(gòu)一、平面四桿機構(gòu)的基本型式鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)-所有運動副均為轉(zhuǎn)動副所有運動副均為轉(zhuǎn)動副的平面四桿機構(gòu)。的平面四桿機構(gòu)。 它是平面四桿機構(gòu)的它是平面四桿機構(gòu)的最基本的型式最基本的型式，其它型式的平面，其它型式的平面四桿機構(gòu)都可看作是在它的基礎(chǔ)上通過演化而成的。四

7、桿機構(gòu)都可看作是在它的基礎(chǔ)上通過演化而成的。3-2平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化11幾個概念：幾個概念：u整整(周周)轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)副能使兩構(gòu)件作整周相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動副。能使兩構(gòu)件作整周相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動副。u擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副不能使兩構(gòu)件作整周相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動副。不能使兩構(gòu)件作整周相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動副。 曲柄曲柄與機架組成整轉(zhuǎn)副的與機架組成整轉(zhuǎn)副的連架桿，如桿連架桿，如桿1。 搖桿搖桿與機架組成擺動副的與機架組成擺動副的連架桿，如桿連架桿，如桿3。 組成：組成：如圖所示，鉸鏈如圖所示，鉸鏈四桿機構(gòu)由四桿機構(gòu)由機架機架4、連架連架桿桿(與機架相連的與機架相連的1、3兩兩桿桿)和和連桿連桿(

8、與機架不相與機架不相聯(lián)的中間桿聯(lián)的中間桿2)組成。組成。連架桿連架桿機架機架BADC1234連桿連桿整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副擺動副擺動副121. 鉸鏈四桿機構(gòu)的三種鉸鏈四桿機構(gòu)的三種基本形式基本形式曲曲柄柄搖搖桿桿機機構(gòu)構(gòu)雙雙曲曲柄柄機機構(gòu)構(gòu)雙雙搖搖桿桿機機構(gòu)構(gòu)根據(jù)連架桿為曲柄或搖桿的不同，鉸鏈四桿機構(gòu)分為三種基本型式：(avi)(avi)(avi)13(avi)(avi)(avi)(avi)2. 鉸鏈四桿機構(gòu)的應(yīng)用鉸鏈四桿機構(gòu)的應(yīng)用曲曲柄柄搖搖桿桿機機構(gòu)構(gòu)14(avi) 慣性篩慣性篩(avi)(avi)雙雙曲曲柄柄機機構(gòu)構(gòu)15(avi)夾夾具具雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)16轉(zhuǎn)動副變成移動副轉(zhuǎn)動副變成移動副e改

9、變搖桿改變搖桿相對尺寸相對尺寸改變構(gòu)件相對尺寸改變構(gòu)件相對尺寸e01、改變運動副的形式、改變運動副的形式（變轉(zhuǎn)動副為移動副）（變轉(zhuǎn)動副為移動副）對心式曲柄滑塊機構(gòu)對心式曲柄滑塊機構(gòu)偏置式曲柄滑塊機構(gòu)偏置式曲柄滑塊機構(gòu)二、平面四桿機構(gòu)的演化二、平面四桿機構(gòu)的演化17導桿機構(gòu)導桿機構(gòu)變轉(zhuǎn)動副變轉(zhuǎn)動副為移動副為移動副180移動導桿機構(gòu)移動導桿機構(gòu)改變構(gòu)改變構(gòu)件相對件相對尺寸尺寸改變運動副類型改變運動副類型19改變運動副類型改變運動副類型改變構(gòu)件改變構(gòu)件相對尺寸相對尺寸ABC 正弦機構(gòu)正弦機構(gòu)s = l sin slC20ACDB2、擴大轉(zhuǎn)動副、擴大轉(zhuǎn)動副ABCD偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)BAACDB如圖所

10、示，當將回轉(zhuǎn)副如圖所示，當將回轉(zhuǎn)副B的軸頸的半徑的軸頸的半徑不斷擴大，直到超過曲柄長度不斷擴大，直到超過曲柄長度lAB時，時，曲柄可做成一偏心輪。曲柄可做成一偏心輪。213、取不同構(gòu)件為、取不同構(gòu)件為機架（倒置）機架（倒置）(avi)曲柄滑塊曲柄滑塊(avi)轉(zhuǎn)動導桿轉(zhuǎn)動導桿(avi)曲柄搖塊曲柄搖塊(avi)移動導桿移動導桿223-3 平面四桿機構(gòu)的主要工作特性平面四桿機構(gòu)的主要工作特性一、某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件一、某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件 不失一般性，不失一般性， 現(xiàn)以現(xiàn)以轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副A為例證明。要使為例證明。要使A成為成為整轉(zhuǎn)副，整轉(zhuǎn)副，則則AB桿應(yīng)能占據(jù)與桿應(yīng)能占據(jù)與

11、AD桿拉直和重疊共線的兩桿拉直和重疊共線的兩個特殊位置個特殊位置。B C ABCDdabcC B B C D成立成立 a+d b+c （1）B C D成立成立 |b - c| |d - a|或或 -|d -a| b-c |d - a| （2）23由此式易知：由此式易知：a=min。由上式又知：由上式又知：d =min。若若a d，則，則|da|=ad，由式（，由式（2）及式（）及式（1）可得）可得（3）abdcacacbdadadbcab（4）dcabdabdacdcdabcdb24結(jié)論：結(jié)論：鉸鏈四桿機構(gòu)中，鉸鏈四桿機構(gòu)中，某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分某一轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件是必要條件是

12、：（1）最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿的長最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿的長度之和度之和（桿長之和條件桿長之和條件）；）；（2）組成該轉(zhuǎn)動副的組成該轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件中必有一個構(gòu)件為最短桿兩構(gòu)件中必有一個構(gòu)件為最短桿。推論推論1：如果如果四個構(gòu)件的長度不滿足桿長之和條件四個構(gòu)件的長度不滿足桿長之和條件，則四個，則四個轉(zhuǎn)動副均為轉(zhuǎn)動副均為擺動副擺動副，則無論取哪個構(gòu)件為機架，則無論取哪個構(gòu)件為機架，均得均得雙搖雙搖桿機構(gòu)桿機構(gòu)。推論推論2：如果鉸鏈四桿機構(gòu)中如果鉸鏈四桿機構(gòu)中四個構(gòu)件的長度四個構(gòu)件的長度滿足桿長之和滿足桿長之和條件條件，且其中，且其中一個構(gòu)件為最短構(gòu)件一個構(gòu)件

13、為最短構(gòu)件，則該，則該最短構(gòu)件所聯(lián)接的最短構(gòu)件所聯(lián)接的兩個轉(zhuǎn)動副均為整轉(zhuǎn)副兩個轉(zhuǎn)動副均為整轉(zhuǎn)副，另，另兩個轉(zhuǎn)動副均為擺動副兩個轉(zhuǎn)動副均為擺動副。251）若以最短構(gòu)件的鄰邊為機架）若以最短構(gòu)件的鄰邊為機架ABCD3214曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)2）若以最短桿為機架）若以最短桿為機架雙曲柄機構(gòu)（含雙曲柄機構(gòu)（含平行四邊形機構(gòu)）平行四邊形機構(gòu)）ABCD32143）若以最短構(gòu)件的對邊為機架）若以最短構(gòu)件的對邊為機架雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)ABCD3214假設(shè)構(gòu)件假設(shè)構(gòu)件1為最短構(gòu)件，且滿足桿長之和條件。為最短構(gòu)件，且滿足桿長之和條件。26C注意：注意：在一個鉸鏈四桿機構(gòu)中，在一個鉸鏈四桿機構(gòu)中，任一桿的長

14、度必任一桿的長度必須小于其余三桿的長度之和須小于其余三桿的長度之和。（2）連架桿連架桿和和機架機架中必有一構(gòu)件為中必有一構(gòu)件為最短桿最短桿。（1）滿足）滿足桿長之和條件桿長之和條件；推論推論3：鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄的條件27 例例1：判斷圖示兩個鉸鏈四桿機構(gòu)的類型：判斷圖示兩個鉸鏈四桿機構(gòu)的類型解：對圖解：對圖(a)，有：，有： 30 + 70 40 + 55 該機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。該機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。 對圖對圖(b)，有：，有： 20 + 80 40 + 70， 且機架為最短桿的相鄰桿，且機架為最短桿的相鄰桿， 該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)。該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)。30704055

15、20804070(a)(b)28 例例2：若要求該機構(gòu)為曲：若要求該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，問柄搖桿機構(gòu)，問AB桿尺寸桿尺寸應(yīng)為多少？應(yīng)為多少？ B1107060ACD解：解：1.設(shè)設(shè)AB為最短桿為最短桿即即 LAB+11060+70LAB20 2.設(shè)設(shè)AB為最長桿為最長桿即即 LAB+60110+70LAB120 3.設(shè)設(shè)AB為中間桿為中間桿即即 110+60LAB+70100LAB所以所以AB桿的取值范圍為：桿的取值范圍為：0 b時，時，擺動導桿機構(gòu)擺動導桿機構(gòu)。BACabD D 2）當）當a t2 3 3工作行程工作行程t2 2/ 1B1C1B2C2AD 180 180 工作行程工作行程空回

16、行程空回行程ABCD 1空回行程空回行程33常用常用行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K 來表示機構(gòu)急回特性的相對程度來表示機構(gòu)急回特性的相對程度。3. 行程速度變化系數(shù)（行程速比系數(shù)）行程速度變化系數(shù)（行程速比系數(shù)）33K從動件快速行程平均速度從動件慢速行程平均速度321111312212/180K/180tttt設(shè)計時往往先給定設(shè)計時往往先給定 K 值，再計算值，再計算 ，即，即 可見：可見： K 急回特性急回特性 ； =0 K=1 無急回特性無急回特性34擺動導桿機構(gòu)擺動導桿機構(gòu)思考：思考：對心式曲柄滑塊機構(gòu)對心式曲柄滑塊機構(gòu)是否具有急回特性？是否具有急回特性？4、推廣到其他機構(gòu)、推廣到其他機構(gòu)

17、偏置式曲柄滑塊機構(gòu)偏置式曲柄滑塊機構(gòu)ABCB1C1C2B2 0結(jié)論：偏置式曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)論：偏置式曲柄滑塊機構(gòu)有急回特性有急回特性。C1C2ABC 結(jié)論：結(jié)論：有急回特性有急回特性，且極位夾角，且極位夾角等于擺桿擺角，即等于擺桿擺角，即 = 。 35四、四、 壓力角和傳動角壓力角和傳動角傳動角傳動角 壓力角壓力角 的的余角余角。壓力角壓力角 ：當不考慮運動副當不考慮運動副中的摩擦力、構(gòu)件的重力和中的摩擦力、構(gòu)件的重力和慣性力等時，慣性力等時，作用于作用于輸出從輸出從動件動件上的上的驅(qū)動力驅(qū)動力F與該力作與該力作用點用點絕對速度方向絕對速度方向之間之間所夾所夾的的銳角銳角。有效分力有效分力： F

18、t F cos F sin 徑向壓力徑向壓力：Fn F sin =F cos 角越大，角越大，F(xiàn)t越大，越大，F(xiàn)n越小，對機構(gòu)的傳動越有利。越小，對機構(gòu)的傳動越有利。 F ABDCFt Fn vc123連桿機構(gòu)中，連桿機構(gòu)中，常用常用 的大小來衡量機構(gòu)傳力性能的好壞。的大小來衡量機構(gòu)傳力性能的好壞。36vcABC121F F0vB3B1231AC例：標出機構(gòu)在圖示位置的壓力角與傳動角例：標出機構(gòu)在圖示位置的壓力角與傳動角 FBVB1C234ABDabcd = 90 FBVBC1234ABDF vB1372、最小傳動角出現(xiàn)的位置、最小傳動角出現(xiàn)的位置在三角形在三角形ABD中：中：BD=a+d-2

19、adcos (1)在三角形在三角形BCD中：中：BD=b+c-2bccos (2)當當 為銳角為銳角時，傳動角時，傳動角 = 當當 為鈍角為鈍角時，傳動角時，傳動角 = 180 - ABCDcb dFVC 38由（由（1）=（2）得：得：22222coscos2bcadadbc1）當）當 = 0時，即時，即曲柄與機架重疊共線曲柄與機架重疊共線，cos =+1， 取最小值。取最小值。 2）當）當 =180時，即時，即曲柄與機架拉直共線曲柄與機架拉直共線，cos =-1， 取最大值。取最大值。222min()arccos2bcdabc222max()arccos2bcdabc39即：即： =0時，

20、時， 1min = min min=min180 max， minC1B1abcdDA min 2minB2C2 =180 時，時， 2min =180 max max為了保證機構(gòu)傳動良好，設(shè)計時通常要求為了保證機構(gòu)傳動良好，設(shè)計時通常要求 min 40；對于高速；對于高速和大功率傳動機械，和大功率傳動機械， min 50。 1min結(jié)論：結(jié)論：對于對于以曲柄為原動件以曲柄為原動件的平面四桿機構(gòu)，的平面四桿機構(gòu)，最小傳動角最小傳動角 min一定發(fā)生在一定發(fā)生在曲柄與機架共線的兩位置之一曲柄與機架共線的兩位置之一。40曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) min何時出現(xiàn)？何時出現(xiàn)？C 1A23B4 max4

21、1導桿機構(gòu)導桿機構(gòu) min?結(jié)論結(jié)論：導桿機構(gòu)傳動角：導桿機構(gòu)傳動角 衡等于衡等于90，即，即壓力角壓力角 衡等于衡等于0。42F = 0F = 0三、死點三、死點(Dead point)位置位置注意：注意：機構(gòu)有無死點與原動件的機構(gòu)有無死點與原動件的選取選取有關(guān)，常出現(xiàn)在有關(guān)，常出現(xiàn)在以往復以往復運動的構(gòu)件為原動件運動的構(gòu)件為原動件的情形下。的情形下。 若以若以搖桿搖桿CD為主動件，則當為主動件，則當連桿與從動曲柄共線時連桿與從動曲柄共線時，機，機構(gòu)傳動角為零，這時構(gòu)傳動角為零，這時CD通過連桿作用于從動件通過連桿作用于從動件AB上的力恰好上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，出現(xiàn)不能使構(gòu)件通過其回轉(zhuǎn)中

22、心，出現(xiàn)不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動而“頂死頂死”的現(xiàn)象，的現(xiàn)象，機構(gòu)的這種位置稱為機構(gòu)的這種位置稱為死點死點。機構(gòu)中傳動角機構(gòu)中傳動角 =0的位置，稱為死點位置。的位置，稱為死點位置。431、死點位置的判斷、死點位置的判斷 曲柄滑塊機構(gòu)的死點位置：曲柄滑塊機構(gòu)的死點位置：44導桿機構(gòu)（曲柄為主動件）導桿機構(gòu)（曲柄為主動件）導桿機構(gòu)（導桿為主動件）導桿機構(gòu)（導桿為主動件）VB3FB3A BD1234 B3 0， 90 B1 = 90， =0FB1A BD1234VB1無死點存在無死點存在有死點存在有死點存在452、避免死點的措施、避免死點的措施 對于傳動機構(gòu)來講，死點是不利的，應(yīng)采取措施使機構(gòu)對于

23、傳動機構(gòu)來講，死點是不利的，應(yīng)采取措施使機構(gòu)能順利通過死點位置。能順利通過死點位置。 B2C2踏板踏板腳腳AB1C1D縫紉機腳踏板機構(gòu)縫紉機腳踏板機構(gòu)措施一：措施一：加裝加裝飛輪飛輪利用慣性使機構(gòu)通過死點位置利用慣性使機構(gòu)通過死點位置46措施二：使各組機構(gòu)的死點相互錯開排列措施二：使各組機構(gòu)的死點相互錯開排列機車車輪聯(lián)動機構(gòu)機車車輪聯(lián)動機構(gòu)47ABDC飛機起落架飛機起落架工件工件PABCD1234工件工件ABCD1234工件工件P T 0ABCDF 03、死點的利用、死點的利用工程實踐中，常利用死點來實現(xiàn)某些特定的工作要求工程實踐中，常利用死點來實現(xiàn)某些特定的工作要求。 工件夾緊機構(gòu)工件夾緊機

24、構(gòu)F481、按連桿預定的位置設(shè)計四桿機構(gòu)、按連桿預定的位置設(shè)計四桿機構(gòu)（剛體導引剛體導引）（1）連桿位置用動鉸鏈中心）連桿位置用動鉸鏈中心B、C兩點表示。即：兩點表示。即： 已知活動鉸鏈中心已知活動鉸鏈中心B、C A、D（找圓心法找圓心法）ABCDdabc3-4 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計49c12設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：b12DAB1C1C2B2a）連）連B1B2，作垂直平分線，作垂直平分線b12鉸 鏈鉸 鏈 Ab）連）連C1C2 ，作垂直平分線，作垂直平分線c12鉸 鏈鉸 鏈 D有無窮多解有無窮多解11lllABCDADlABlC DlAD.已知連桿在運動過程中的已知連桿在運動過程中

25、的兩個位置兩個位置B1C1、B2C2。50c23b23.已知連桿在運動過程中的已知連桿在運動過程中的三個位置三個位置B1C1、B2C2 、B3C3。b12c12AB1C1C2B2B3C3D唯一唯一解解11lllABCDADlABlC DlAD51C2B2B2C2 12 12AB1C1DAB1C1D 12 12A D 設(shè)計方法設(shè)計方法轉(zhuǎn)換機架法轉(zhuǎn)換機架法轉(zhuǎn)換機架法轉(zhuǎn)換機架法其原理其原理與取不同構(gòu)件為機架的與取不同構(gòu)件為機架的演化方法，即演化方法，即機構(gòu)倒置機構(gòu)倒置原理是一樣的。通過取原理是一樣的。通過取不同構(gòu)件為機架，將不同構(gòu)件為機架，將活活動鉸鏈位置的求解問題動鉸鏈位置的求解問題轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為固

26、定鉸鏈的求解固定鉸鏈的求解來來設(shè)計四桿機構(gòu)的方法。設(shè)計四桿機構(gòu)的方法。（2）連桿位置用連桿平面上任意兩點表示。）連桿位置用連桿平面上任意兩點表示。 即：已知固定鉸鏈中心即：已知固定鉸鏈中心A、D B、C以連桿為相對機架的情況以連桿為相對機架的情況52B2C2E2F2以連桿上任一線為相對機架的情況以連桿上任一線為相對機架的情況所得結(jié)果與以連桿為相對機架時相同，故所得結(jié)果與以連桿為相對機架時相同，故設(shè)計時可以連桿上設(shè)計時可以連桿上任一線為相對機架進行，結(jié)果相同任一線為相對機架進行，結(jié)果相同。AB1C1DE1F1A D 53 12 12C1B1ADE1F1E2F2A D 有無窮多解有無窮多解1111

27、lllABCDBClABlC DlBC.已知連桿平面上已知連桿平面上EF的的兩個位置兩個位置E1F1 、 E2F2 54ADE1F1.已知連桿平面上已知連桿平面上EF的的三個位置三個位置E1F1、E2F2、E3F3 E2F2E3F3A2 D2 A3 D3 C1B1唯一唯一解解1111lllABCDBClABlC DlBC55已知連桿平面上已知連桿平面上EF的三個預訂位置及固定鉸鏈的三個預訂位置及固定鉸鏈A、D的位置。的位置。設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：連接連接E2A、F2D和和E3A、F3D；剛化剛化AE2F2D和和AE3F3D，并將，并將E2F2和和E3F3分別重合于分別重合于E1F1，得到，得到A

28、2、D2、A3和和D3點；點；連接連接AB1、DC1、B1C1、B1E1和和C1F1得所需機構(gòu)。得所需機構(gòu)。根據(jù)圖中線長，乘以比例尺得到各構(gòu)件尺寸。根據(jù)圖中線長，乘以比例尺得到各構(gòu)件尺寸。連接連接AA2、A2A3、DD2和和D2D3，并分別作其垂直平，并分別作其垂直平分線，得交點分線，得交點B1和和C1；E1ADE2F1F2F3A2D2A3D3E3B1C1a23a12d12d2356v轉(zhuǎn)換機架法的具體作圖方法轉(zhuǎn)換機架法的具體作圖方法為了不改變反轉(zhuǎn)前后機構(gòu)的為了不改變反轉(zhuǎn)前后機構(gòu)的相對運動，作圖時：相對運動，作圖時：將原機構(gòu)每一位置的各構(gòu)件之間的相對位置視為剛性體；將原機構(gòu)每一位置的各構(gòu)件之間的

29、相對位置視為剛性體；用作全等四邊形或全等三角形的方法，求出轉(zhuǎn)化后機構(gòu)的用作全等四邊形或全等三角形的方法，求出轉(zhuǎn)化后機構(gòu)的各構(gòu)件的相對位置。各構(gòu)件的相對位置。這一方法又稱為這一方法又稱為“剛化剛化反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”。反轉(zhuǎn)作圖法只限于求解反轉(zhuǎn)作圖法只限于求解兩位置兩位置或或三位置三位置的設(shè)計問題的設(shè)計問題 572、按、按兩連架桿預定的對應(yīng)位置兩連架桿預定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)（設(shè)計四桿機構(gòu)（函數(shù)生成函數(shù)生成）設(shè)計方法設(shè)計方法轉(zhuǎn)換機架法轉(zhuǎn)換機架法(或或反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法)B2C2AB1C1D 12 12以連架桿為相對機架以連架桿為相對機架按兩連架桿兩個對應(yīng)按兩連架桿兩個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)位置設(shè)計四桿機構(gòu)按兩

30、連架桿三個對應(yīng)按兩連架桿三個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)位置設(shè)計四桿機構(gòu)設(shè)計問題：設(shè)計問題： 12B2 A2 581）按）按兩連架桿兩連架桿兩個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)兩個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)已知：已知：機架長度機架長度 lAD= d ，一連架桿長度，一連架桿長度lAB及兩連架桿對應(yīng)轉(zhuǎn)及兩連架桿對應(yīng)轉(zhuǎn)角角 12、 12 。設(shè)計：設(shè)計：四桿機構(gòu)四桿機構(gòu) 12 ld 12 121221B1B2C1B2 12ADd有無窮多解有無窮多解1111lllABCDBClABlC DlBC592）按兩）按兩連架桿三個連架桿三個對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)C1B3 13_B2 ADC1C2C312131213請

31、求出請求出B1討論：討論：1 、哪個構(gòu)件應(yīng)成為相對機架？、哪個構(gòu)件應(yīng)成為相對機架？2 、反轉(zhuǎn)角為哪個？、反轉(zhuǎn)角為哪個？12_E3E212131213B1ADB2B3E1已知：已知：機架長度機架長度lAD、一連架桿長度、一連架桿長度lAB及其起始位置、兩連架桿及其起始位置、兩連架桿對應(yīng)轉(zhuǎn)角對應(yīng)轉(zhuǎn)角 12 、 12 、 13 、 13 。設(shè)計：四桿機構(gòu)設(shè)計：四桿機構(gòu)（以（以DE1為機架）為機架）以所求點所在的構(gòu)件作為機架603、按給定的、按給定的行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機構(gòu)設(shè)計四桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)設(shè)計要求設(shè)計要求：已知搖桿的長度已知搖桿的長度CD、擺角、擺角 及行程速比系數(shù)及

32、行程速比系數(shù)K。設(shè)計過程：設(shè)計過程：計算極位夾角：計算極位夾角：11180 KK 選定機構(gòu)比例尺，作出搖桿的兩極限位置；選定機構(gòu)比例尺，作出搖桿的兩極限位置；61GF(除弧除弧FG以外以外)IM N90- C1C2D P B1B2A連接連接C1C2，過，過C2 作作C2M C1C2 ；另過；另過C1作作 C2C1N=90 - 的射線的射線C1N，交交C2M于于P點；點；以以C1P 為直徑作圓為直徑作圓I，則該圓上任一點均可則該圓上任一點均可作為作為A鉸鏈，鉸鏈，有無窮有無窮多解多解。abACabAC 21設(shè)曲柄長度為設(shè)曲柄長度為a，連桿長度為，連桿長度為b，則，則:222121ACACbACA

33、Ca 62A A點所在圓點所在圓設(shè)計步驟設(shè)計步驟 由由K計算出計算出 ； 連接連接C1 、C2，過，過C1 、C2兩點兩點作與作與C1C2 的夾角均為的夾角均為900- 的的兩兩射線射線 C1N、 C2M，交于，交于O點；點； 以以O(shè)為圓心，為圓心，OC1為半徑作為半徑作圓，為鉸鏈中心圓，為鉸鏈中心A點所在圓點所在圓無窮解；無窮解； 利用另外條件獲取唯一解；利用另外條件獲取唯一解；B1B2M 用作圖法用作圖法( (或公式計算或公式計算) )得曲柄和連桿尺寸。得曲柄和連桿尺寸。方法二：方法二：90 - NOFG(除弧除弧FG以外以外)DC2C163C2B2 C1B1 IGFC1C2D B1B2A錯位不連續(xù)問題錯位不連續(xù)問題不連通域不連通域A點愈靠近點愈靠近FG點，最小傳動角點，最小傳動角將愈小。將愈小。A點不點不能選在能選在FG和和C1C2兩弧段內(nèi)。否則兩弧段內(nèi)。否則運動將不連續(xù)運動將不連續(xù)64 90- P AE2aIIXIC1C2D (1)給定機架長度給定機架長度d的解：的解：(2)給定曲柄長度給定曲柄長度a的解：的解：作圖步驟：作圖步驟：abACabAC 21證明：證明：aACAC221 22AC XAEXAEAC 欲得確定解