四連桿機構(gòu)(1)

1、.myh第二章第二章 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu).2-1 2-1 平面四桿機構(gòu)的基本形式及其演變平面四桿機構(gòu)的基本形式及其演變2 2、平面連桿機構(gòu)是若干個構(gòu)件用平面低副（轉(zhuǎn)動、平面連桿機構(gòu)是若干個構(gòu)件用平面低副（轉(zhuǎn)動副、移動副）聯(lián)接而成，各個構(gòu)件在相互平行副、移動副）聯(lián)接而成，各個構(gòu)件在相互平行的平面內(nèi)運動的機構(gòu)，又稱為平面低副機構(gòu)。的平面內(nèi)運動的機構(gòu)，又稱為平面低副機構(gòu)。1 1、連桿機構(gòu)可以根據(jù)構(gòu)件之間的相對運動分為：、連桿機構(gòu)可以根據(jù)構(gòu)件之間的相對運動分為： 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)。 我們主要討論平面連桿機構(gòu)。我們主要討論平面連桿機構(gòu)。一、平面一、平面連桿機構(gòu)的

2、類型及特點連桿機構(gòu)的類型及特點3 3、根據(jù)機構(gòu)中構(gòu)件數(shù)目分為：、根據(jù)機構(gòu)中構(gòu)件數(shù)目分為：四桿機構(gòu)、五桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)等。四桿機構(gòu)、五桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)等。.3、平面連桿機構(gòu)的優(yōu)點：、平面連桿機構(gòu)的優(yōu)點：1）適用于傳遞較大的動力，常用于動力機械。）適用于傳遞較大的動力，常用于動力機械。2 2）能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動軌跡曲線和運動規(guī)律，工程上常用）能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動軌跡曲線和運動規(guī)律，工程上常用來作為直接完成某種軌跡要求的執(zhí)行機構(gòu)。來作為直接完成某種軌跡要求的執(zhí)行機構(gòu)。3 3）依靠運動副元素的幾何形面保持構(gòu)件間的相互接觸，）依靠運動副元素的幾何形面保持構(gòu)件間的相互接觸，且易于制造，易于保證所要求的制造精度。

3、且易于制造，易于保證所要求的制造精度。4 4）可實現(xiàn)遠距離傳遞的操縱機構(gòu)。）可實現(xiàn)遠距離傳遞的操縱機構(gòu)。 4 4、平面連桿機構(gòu)的缺點平面連桿機構(gòu)的缺點：1）不易于傳遞高速運動。不易于傳遞高速運動。2 2）可能產(chǎn)生較大的運動累積誤差?？赡墚a(chǎn)生較大的運動累積誤差。3 3）平面連桿機構(gòu)的設計較為繁難。平面連桿機構(gòu)的設計較為繁難。.機架機架連架桿連架桿連架桿連架桿連桿連桿 在連架桿中，能在連架桿中，能繞其軸線回轉(zhuǎn)繞其軸線回轉(zhuǎn)360360者稱為曲柄；僅能者稱為曲柄；僅能繞其軸線往復擺動繞其軸線往復擺動者稱為搖桿。者稱為搖桿。1 1）曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu): :兩連架桿中，一個為曲柄，而兩連架桿中，一個

4、為曲柄，而另一個為搖桿。另一個為搖桿。2 2）雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu) 兩連架桿均為曲柄。兩連架桿均為曲柄。3 3）雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu) 兩連架桿均為搖桿。兩連架桿均為搖桿。4 41 12 23 3二、二、平面四桿機構(gòu)的基本形式平面四桿機構(gòu)的基本形式.三、平面四桿機構(gòu)的演變?nèi)?、平面四桿機構(gòu)的演變1 1）取不同構(gòu)件為機架（機構(gòu)的倒置）取不同構(gòu)件為機架（機構(gòu)的倒置）2 2）轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副）轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)化為移動副1 12 23 34 4A AC CB BD D3 31 12 24 4A AB BC CD D1 12 23 3A A4 4B BC CD D1 12 23 3A AB BC CD D4 41

5、 12 23 34 4A AB BC CD D？3) 3) 擴大轉(zhuǎn)動副（教材擴大轉(zhuǎn)動副（教材P P3333自學）自學）.2-2 2-2 平面四桿機構(gòu)設計中的共性問題平面四桿機構(gòu)設計中的共性問題一、平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件一、平面四桿機構(gòu)有曲柄的條件BDAC1 12 23 34 4a ab bc cd dB2ACB1DEFGFEGd+ad+a|d-a|d-a|b-c|b-c|b+cb+c.欲使連架桿欲使連架桿ABAB成為曲柄，則必須使成為曲柄，則必須使ABAB通過通過與機架共線的兩個位置，即必須滿足與機架共線的兩個位置，即必須滿足 a+db+c (2-1) a+db+c (2-1) |d-a|b

6、-c| (2-2) |d-a|b-c| (2-2)(1) (1) 若若dada，則可得，則可得 a+bc+d ( a+bc+d (若若bc)bc) a+cb+d ( a+cb+d (若若cb)cb) 從而可得從而可得 abab ac ac ad ad.平面連桿機構(gòu)有曲柄的條件：平面連桿機構(gòu)有曲柄的條件：1 1）連架桿與機架中必有一桿為四桿機構(gòu)中的最）連架桿與機架中必有一桿為四桿機構(gòu)中的最短桿；短桿；2 2）最短桿與最長桿之和應小于或等于其余兩桿）最短桿與最長桿之和應小于或等于其余兩桿的桿長之和。（桿長和條件）的桿長之和。（桿長和條件） )bc (bacd) cb(cabdcbad(2) (2)

7、 若若da da 則可得則可得 cdbdad.鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷條件：鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷條件：1 1）在滿足桿長和的條件下：）在滿足桿長和的條件下：（1 1）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機架，則最短桿為曲柄，另）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機架，則最短桿為曲柄，另一連架桿為搖桿，即該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)；一連架桿為搖桿，即該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)；（2 2）以最短桿為機架，則兩連架桿為曲柄，該機構(gòu)為雙）以最短桿為機架，則兩連架桿為曲柄，該機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)；曲柄機構(gòu)；（3 3）以最短桿的對邊構(gòu)件為機架，均無曲柄存在，即該）以最短桿的對邊構(gòu)件為機架，均無曲柄存在，即該機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。圖例圖例

8、2 2）若不滿足桿長和條件，該機構(gòu)只能是雙搖桿）若不滿足桿長和條件，該機構(gòu)只能是雙搖桿機構(gòu)。機構(gòu)。注意：注意：鉸鏈四桿機構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形鉸鏈四桿機構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形條件：條件：最長桿的桿長最長桿的桿長 2 2 , : t, : t1 1tt2 2 , , v v1 1v00。.B BA AC CB B1 1B B2 2C C2 2C C1 1B1C2AC1BB2CA AB B1 1D DC CB B2 2 = = H H.A AB B三、三、平面四桿機構(gòu)的平面四桿機構(gòu)的傳動角和死點傳動角和死點C CD DF FV VC CF F1 1F F2 2F F1 1= F

9、cos= FcosF F2 2= Fsin= Fsin1 1、機構(gòu)壓力角、機構(gòu)壓力角: :在不計摩擦力、慣性力和重在不計摩擦力、慣性力和重力的條件下，機構(gòu)中驅(qū)使輸出件運動的力的力的條件下，機構(gòu)中驅(qū)使輸出件運動的力的方向線與輸出件上受力點的速度方向間所夾方向線與輸出件上受力點的速度方向間所夾的銳角，稱為機構(gòu)壓力角，通常用的銳角，稱為機構(gòu)壓力角，通常用表示。表示。.2 2、傳動角：、傳動角：壓力角的余角。壓力角的余角。機構(gòu)的傳動角和壓力角作出如下規(guī)定：機構(gòu)的傳動角和壓力角作出如下規(guī)定： minmin ；= 30= 306060； maxmax。、分別為許用傳動角和許用壓力角。分別為許用傳動角和許用

10、壓力角。V VC CA AB BC CD DF FF F1 1F F2 2通常用通常用 表示表示. .v vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3v vF Fv vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3= 0= 0 = 90= 90A AB BC CF F2 23 31 1v vB3B3nv vF F .3 3、最小傳動角的確定、最小傳動角的確定= arccosb2+c2-d2-a2+2adcos /2bc. = 0 , min= arccosb2+c2-(d-a)2/2bc = 180 , max= arccosb2+c2-(d+a)2/2bc min=min ,18

11、0-maxminF F2 2A AB BC CD D F FV Vc cB BB BC CC Cmaxmaxminmin a ab bc cd d F F1 1. minmin= = =arccos=arccos（a+e)/ba+e)/b 為提高機械傳動效率，應使其最小傳動角處于工作為提高機械傳動效率，應使其最小傳動角處于工作阻力較小的空回行程中。阻力較小的空回行程中。B BA AC CB BB BC CC C minminB BC CA ACCB BB BC C a ae eb b.4 4、機構(gòu)的死點位置、機構(gòu)的死點位置 在不計構(gòu)件的重力、慣性力和運動副中的摩擦阻力的在不計構(gòu)件的重力、慣性力

12、和運動副中的摩擦阻力的條件下，當機構(gòu)處于傳動角條件下，當機構(gòu)處于傳動角=0=0（或（或=90=90）的位置）的位置下，無論給機構(gòu)主動件的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩有多大，均下，無論給機構(gòu)主動件的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩有多大，均不能使機構(gòu)運動，這個位置稱為機構(gòu)的死點位置。不能使機構(gòu)運動，這個位置稱為機構(gòu)的死點位置。B BD DA AC CF FD DA AB BC CF Fv vF F1 1= Fcos= FcosF F2 2= Fsin= Fsin.四、運動的連續(xù)性四、運動的連續(xù)性連桿機構(gòu)的運動連續(xù)性：指該機構(gòu)在運動中能夠連續(xù)連桿機構(gòu)的運動連續(xù)性：指該機構(gòu)在運動中能夠連續(xù)實現(xiàn)給定的各個位置。實現(xiàn)給定的各個位置

13、。 連桿機構(gòu)的運動不連續(xù)的問題：錯位不連續(xù)；錯連桿機構(gòu)的運動不連續(xù)的問題：錯位不連續(xù)；錯序不連續(xù)。序不連續(xù)。A(B)BCC1C2C1CC2 1 1 2 2DB1B3B2C1C3C2AD.一、平面連桿機構(gòu)的功能及應用一、平面連桿機構(gòu)的功能及應用1、實現(xiàn)剛體給定位置的設計、實現(xiàn)剛體給定位置的設計: 機構(gòu)具有能引導剛機構(gòu)具有能引導剛體通過一系列給定位置的功能。剛體導引機構(gòu)體通過一系列給定位置的功能。剛體導引機構(gòu) 。2-32-3平面四桿機構(gòu)的設計平面四桿機構(gòu)的設計2、實現(xiàn)預定運動規(guī)律的設計、實現(xiàn)預定運動規(guī)律的設計 : 能精確或近似地能精確或近似地實現(xiàn)所要求的輸出構(gòu)件相對輸入構(gòu)件的某種函實現(xiàn)所要求的輸出

14、構(gòu)件相對輸入構(gòu)件的某種函數(shù)關(guān)系。又稱函數(shù)生成機構(gòu)。數(shù)關(guān)系。又稱函數(shù)生成機構(gòu)。3、實現(xiàn)預定軌跡的設計、實現(xiàn)預定軌跡的設計 : 連桿上某點通過某連桿上某點通過某一預先給定軌跡的功能。又稱軌跡生成機構(gòu)。一預先給定軌跡的功能。又稱軌跡生成機構(gòu)。4、實現(xiàn)綜合功能的設計（剪刀連續(xù)通過確、實現(xiàn)綜合功能的設計（剪刀連續(xù)通過確定位置，刀刃按一定軌跡運動）。定位置，刀刃按一定軌跡運動）。.二、平面四桿機構(gòu)的設計方法二、平面四桿機構(gòu)的設計方法1 1）實驗法）實驗法3 3）解析法）解析法2 2）幾何法）幾何法.三、平面四桿機構(gòu)的設計（幾何法）三、平面四桿機構(gòu)的設計（幾何法）1 1、根據(jù)給定連桿上兩鉸鏈中心的位置設計四

15、桿、根據(jù)給定連桿上兩鉸鏈中心的位置設計四桿機構(gòu)。機構(gòu)。A AB B1 1B B3 3B B2 2C C1 1C C3 3C C2 2D D.2 2、按給定行程速度變化系數(shù)設計四桿機構(gòu)、按給定行程速度變化系數(shù)設計四桿機構(gòu)C C1 1D DB B1 1C C2 2B B2 2O O9090 - - A A AB=(ACAB=(AC2 2-AC-AC1 1)/2)/2BC=(ACBC=(AC1 1+AC+AC2 2)/2)/2ACAC1 1=BC-AB=BC-ABACAC2 2=BC+AB=BC+AB180180（K-1K-1） （K+1K+1） = =A1.3 3）根據(jù)給定兩連架桿的對應位置設計四

16、桿機構(gòu)）根據(jù)給定兩連架桿的對應位置設計四桿機構(gòu)B Bi iC Ci i A Ai iB Bi iC Ci iA Ai iC Ci iA Ai iB Bi iB Bi iC Ci iA Ai i B Bi iC Ci iA Ai i1 1、求解兩連架桿對應位置設計問題的、求解兩連架桿對應位置設計問題的“剛化反轉(zhuǎn)法剛化反轉(zhuǎn)法”x xy yA AA Ai iD D D Di iB BB Bi iC CC Ci i i i 1 1i i - - i iC CA Ay yx xD DB B 如果把機構(gòu)的第如果把機構(gòu)的第i i個位置個位置A Ai iB Bi iC Ci iD Di i看成一剛體看成一剛體

17、( (即剛即剛化化) )，并繞點，并繞點D D轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過(-(- i i) )角度角度( (即反轉(zhuǎn)即反轉(zhuǎn)) )，使輸出連架桿，使輸出連架桿C Ci iD D與與C C1 1D D重合，稱之為重合，稱之為“剛化反轉(zhuǎn)法剛化反轉(zhuǎn)法”。.B B1 1D DB B2 2B B3 3E E1 1E E3 3A AB B2 2E E2 2B B2 2A AD DB B3 3E E3 3A AB B3 3E E3 3C C1 1E E2 2 1 1 1 1 2 2 3 3 2 2 3 3B B1 1D DE E1 1A A2、給定兩連架桿上三對對應位置的設計問題給定兩連架桿上三對對應位置的設計問題.第二章關(guān)鍵號：第二章關(guān)鍵號：3、3、4、33：基本類型、：基本類型、3：演變方法、演變方法、4：共性問題、：共性問題、3：設計方法。：設計方法。.結(jié)束結(jié)束設計制作：靳謙忠