第04章 平面連桿機構(gòu)-

1、第第4 4章章 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)4.1 平面連桿機構(gòu)的特點及應(yīng)用連桿機構(gòu)：連桿機構(gòu)： 由若干個構(gòu)件通過由若干個構(gòu)件通過低副低副連接而組成，又稱連接而組成，又稱為為低副機構(gòu)低副機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)：平面連桿機構(gòu)： 所有構(gòu)件均在相互平行的平面內(nèi)運動的連所有構(gòu)件均在相互平行的平面內(nèi)運動的連桿機構(gòu)。桿機構(gòu)?？臻g連桿機構(gòu)：空間連桿機構(gòu)： 所有構(gòu)件不全在相互平行的平面內(nèi)運動的所有構(gòu)件不全在相互平行的平面內(nèi)運動的連桿機構(gòu)。連桿機構(gòu)。4.1 平面連桿機構(gòu)的特點及應(yīng)用全部運動副為轉(zhuǎn)動副的四桿機構(gòu)稱為全部運動副為轉(zhuǎn)動副的四桿機構(gòu)稱為鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)。鉸鏈四桿機構(gòu)根據(jù)連架桿的運動形式不同分為：曲柄搖桿

2、機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)ABCD曲柄曲柄作整周運動的構(gòu)件；作整周運動的構(gòu)件；搖桿搖桿作擺動的構(gòu)件。作擺動的構(gòu)件。桿機構(gòu)裝配桿機構(gòu)裝配4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構(gòu)的基本類型曲柄搖桿機構(gòu)：曲柄搖桿機構(gòu)：指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)。鏈四桿機構(gòu)。雷達天線的俯仰機構(gòu)雷達天線的俯仰機構(gòu)4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構(gòu)的基本類型曲柄搖桿機構(gòu)：曲柄搖桿機構(gòu)：指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)。鏈四桿機構(gòu)。牛頭刨床橫向進給機構(gòu)牛頭

3、刨床橫向進給機構(gòu)4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構(gòu)的基本類型曲柄搖桿機構(gòu)：曲柄搖桿機構(gòu)：指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸指兩連架桿一為曲柄，一為搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)。鏈四桿機構(gòu)。4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構(gòu)的基本類型雙曲柄機構(gòu)：雙曲柄機構(gòu)：指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)。指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)。若機構(gòu)中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機若機構(gòu)中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機構(gòu)。構(gòu)。機車車輪聯(lián)動機構(gòu)機車車輪聯(lián)動機構(gòu)4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構(gòu)的基本類型雙曲柄機構(gòu)：雙曲柄機構(gòu)：

4、指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)。指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)。若機構(gòu)中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機若機構(gòu)中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機構(gòu)。構(gòu)。4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構(gòu)的基本類型雙曲柄機構(gòu)：雙曲柄機構(gòu)：指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)。指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)。若機構(gòu)中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機若機構(gòu)中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機構(gòu)。構(gòu)。4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構(gòu)的基本類型雙曲柄機構(gòu)：雙曲柄機構(gòu)：指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)。指兩個連架桿都是曲柄的鉸鏈四

5、桿機構(gòu)。若機構(gòu)中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機若機構(gòu)中相對兩桿平行且相等，則稱為平面四邊形機構(gòu)。構(gòu)。4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.1 平面四桿機構(gòu)的基本類型雙搖桿機構(gòu)：雙搖桿機構(gòu)：指兩個連架桿都是搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)。指兩個連架桿都是搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)。汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)汽車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)飛機起落架收放機構(gòu)飛機起落架收放機構(gòu)4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構(gòu)的演化1 1、轉(zhuǎn)動副變移動副、轉(zhuǎn)動副變移動副曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化

6、4.2.2 平面四桿機構(gòu)的演化1 1、轉(zhuǎn)動副變移動副、轉(zhuǎn)動副變移動副選用不同構(gòu)件為機架選用不同構(gòu)件為機架4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構(gòu)的演化1 1、轉(zhuǎn)動副變移動副、轉(zhuǎn)動副變移動副選用不同構(gòu)件為機架選用不同構(gòu)件為機架（1 1）曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構(gòu)的演化1 1、轉(zhuǎn)動副變移動副、轉(zhuǎn)動副變移動副選用不同構(gòu)件為機架選用不同構(gòu)件為機架（2 2）曲柄擺動導(dǎo)桿機構(gòu)曲柄擺動導(dǎo)桿機構(gòu)曲柄擺動導(dǎo)桿機構(gòu)（曲柄擺動導(dǎo)桿機構(gòu)（牛頭刨牛頭刨）4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構(gòu)的演化1 1、轉(zhuǎn)

7、動副變移動副、轉(zhuǎn)動副變移動副選用不同構(gòu)件為機架選用不同構(gòu)件為機架（3 3）擺動滑塊機構(gòu)）擺動滑塊機構(gòu)貨車卸料機構(gòu)貨車卸料機構(gòu)4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構(gòu)的演化1 1、轉(zhuǎn)動副變移動副、轉(zhuǎn)動副變移動副選用不同構(gòu)件為機架選用不同構(gòu)件為機架（4 4）移動導(dǎo)桿機構(gòu)）移動導(dǎo)桿機構(gòu)抽水唧筒抽水唧筒4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構(gòu)的演化2 2、兩個移動副的四桿機構(gòu)、兩個移動副的四桿機構(gòu)（1 1）正切機構(gòu)）正切機構(gòu)4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構(gòu)的演化2 2、兩個移動副的四桿機構(gòu)、兩個移動副的四桿機構(gòu)（2 2）正弦機構(gòu)

8、正弦機構(gòu)4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構(gòu)的演化2 2、兩個移動副的四桿機構(gòu)、兩個移動副的四桿機構(gòu)（3 3）兩個移動副相鄰，且均不與機架相關(guān)聯(lián)）兩個移動副相鄰，且均不與機架相關(guān)聯(lián)4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構(gòu)的演化2 2、兩個移動副的四桿機構(gòu)、兩個移動副的四桿機構(gòu)（4 4）兩個移動副都與機架相關(guān)聯(lián)）兩個移動副都與機架相關(guān)聯(lián)橢圓儀橢圓儀4.2 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化4.2.2 平面四桿機構(gòu)的演化3 3、擴大移動副的尺寸、擴大移動副的尺寸曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)偏心盤機構(gòu)偏心盤機構(gòu)4.3 平面四桿機構(gòu)的工作特性4.3.1 鉸鏈四桿

9、機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件平面連桿機構(gòu)具有傳遞和變換運動，實現(xiàn)力的傳遞和變換功能，平面連桿機構(gòu)具有傳遞和變換運動，實現(xiàn)力的傳遞和變換功能，前者稱為平面連桿機構(gòu)的運動特性，后者稱為平面連桿機構(gòu)的前者稱為平面連桿機構(gòu)的運動特性，后者稱為平面連桿機構(gòu)的傳力特性。傳力特性。4.3 平面四桿機構(gòu)的工作特性4.3.1 鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件在在A ACDCD中，根據(jù)三角形任意兩邊之和中，根據(jù)三角形任意兩邊之和必大于第三邊，可得：必大于第三邊，可得：) 1 ()()(41233124llllllll)2(42313241llllllll在在ACDACD中，根據(jù)三角形任意兩邊之和必大于等于第三邊，可得：中，根據(jù)三

10、角形任意兩邊之和必大于等于第三邊，可得：)3(4321llll以上三式兩兩相加并化簡可得：以上三式兩兩相加并化簡可得：)4(413121llllll4.3 平面四桿機構(gòu)的工作特性4.3.1 鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在條件：鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在條件：1、曲柄為最短桿；、曲柄為最短桿；2、最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。、最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。4.3 平面四桿機構(gòu)的工作特性4.3.1 鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件 滿足上述條件時，取不同的構(gòu)件為機架時，可得三種不同滿足上述條件時，取不同的構(gòu)件為機架時，可得三種不同性質(zhì)的鉸鏈四桿機構(gòu)：性

11、質(zhì)的鉸鏈四桿機構(gòu)：取最短桿的鄰桿為機架取最短桿的鄰桿為機架 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)取最短桿的對桿為機架取最短桿的對桿為機架 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu) 取最短桿為機架取最短桿為機架 雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu) “最短構(gòu)件與最長構(gòu)件的長度之和小于或等于其余兩構(gòu)件長度之和”是必要條件， 如果不滿足此條件，無論取那個構(gòu)件作為機架，都不存在曲柄。 4.3 平面四桿機構(gòu)的工作特性4.3.2 急回運動特性在在曲柄等速回轉(zhuǎn)情況下，由于曲柄等速回轉(zhuǎn)情況下，由于1=180， 2=180；所以所以t1t2,搖桿往復(fù)擺動的平均速度為搖桿往復(fù)擺動的平均速度為V2V1；把搖桿的這種往復(fù)擺動快慢不同的運動稱為把搖桿的這種往復(fù)擺動快

12、慢不同的運動稱為急回運動急回運動。急回運動的程度可以用行程速比系數(shù)急回運動的程度可以用行程速比系數(shù)K來衡量。來衡量。4.3 平面四桿機構(gòu)的工作特性4.3.2 急回運動特性行程速比系數(shù)行程速比系數(shù)K11180180180/212112122112KKtttCCtCCvvK或：4.3 平面四桿機構(gòu)的工作特性4.3.3 壓力角和傳動角壓力角：壓力角：在不考慮摩擦?xí)r在不考慮摩擦?xí)r機構(gòu)從動件上作用的力機構(gòu)從動件上作用的力F與與該力作用點的速度方向所該力作用點的速度方向所夾的銳角夾的銳角，稱為機構(gòu)壓力稱為機構(gòu)壓力角。角。傳動角：傳動角：壓力角的余角壓力角的余角稱稱為機構(gòu)在此位置的傳動角。為機構(gòu)在此位置的傳

13、動角。常用傳動角的大小和變化來衡量機構(gòu)傳力性能的好常用傳動角的大小和變化來衡量機構(gòu)傳力性能的好壞。壞。設(shè)計時通常要求設(shè)計時通常要求min40，對于高速和大功率的傳對于高速和大功率的傳動機械，動機械，min50。4.3 平面四桿機構(gòu)的工作特性4.3.4 死點位置死點位置指從動件的傳動角等于零時機構(gòu)所處的位置。死點位置指從動件的傳動角等于零時機構(gòu)所處的位置。若以搖桿為主動件，則當(dāng)連桿若以搖桿為主動件，則當(dāng)連桿與曲柄共線，機構(gòu)的傳動角為與曲柄共線，機構(gòu)的傳動角為零，機構(gòu)此位置就稱為死點。零，機構(gòu)此位置就稱為死點。當(dāng)以滑塊為主動件當(dāng)以滑塊為主動件，機構(gòu)也處，機構(gòu)也處于死點位置。于死點位置。4.3 平面

14、四桿機構(gòu)的工作特性4.3.4 死點位置蒸汽機車車輪聯(lián)動機構(gòu)，由兩組曲柄滑蒸汽機車車輪聯(lián)動機構(gòu)，由兩組曲柄滑塊機構(gòu)組成，曲柄位置錯開塊機構(gòu)組成，曲柄位置錯開9090度，使死度，使死點位置錯開。點位置錯開。4.3 平面四桿機構(gòu)的工作特性4.3.4 死點位置利用機構(gòu)死點工作的實例4.4 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計 根據(jù)機械的用途和性能要求等的不同，對連桿機構(gòu)設(shè)計的要求是多種多樣的，按設(shè)計要求，一般可歸納為以下三類問題：滿足預(yù)定的運動規(guī)律要求；滿足預(yù)定的連桿位置要求；滿足預(yù)定的軌跡要求。4.4 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計按照給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)例：已知搖桿長度例：已知搖桿長度l3、擺、擺角角和行程速度變化系數(shù)和行程速度變化系數(shù)K，要求設(shè)計此曲柄搖桿，要求設(shè)計此曲柄搖桿機構(gòu)。機構(gòu)。4.4 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計按照給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)例：已知擺動導(dǎo)桿機構(gòu)例：已知擺動導(dǎo)桿機構(gòu)中機架的長度中機架的長度l4和行程速和行程速度變化系數(shù)度變化系數(shù)K，要求設(shè)計，要求設(shè)計此擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。此擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。4.4 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計按預(yù)定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)1. 1. 給定連桿兩組位置給定連桿兩組位置有唯一解。有唯一解。B2C2AD將鉸鏈將鉸鏈A、D分別選在分別選在B1B2，C1C2連線的垂直連線的垂直平分線上任意位置，都能滿足設(shè)計要求。平分線上任意位置，都能滿足設(shè)計要求。2.2.給定連桿上鉸鏈給定