第4章平面連桿機構(gòu)

1、湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 第第4章章 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)41 平面連桿機構(gòu)的特點及應(yīng)用平面連桿機構(gòu)的特點及應(yīng)用42 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化44 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計43 平面四桿機構(gòu)的工作特性平面四桿機構(gòu)的工作特性湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 本章概要本章概要1. 1. 平面連桿機構(gòu)的特點及應(yīng)用、基本類型、平面連桿機構(gòu)的特點及應(yīng)用、基本類型、 演化形式；演化形式；2. 平面四桿機構(gòu)的工作特性：曲柄存在條件、平面四桿機構(gòu)的工作特性：曲柄存在條件、 傳動角傳動角、壓力角、壓力角、死點、急回特性、死點、急回特性、 極位夾

2、角、行程速比系數(shù)等物理含義，并極位夾角、行程速比系數(shù)等物理含義，并 熟練掌握其確定方法；熟練掌握其確定方法；3. 平面連桿機構(gòu)的設(shè)計方法：掌握按連桿二組平面連桿機構(gòu)的設(shè)計方法：掌握按連桿二組 位置、三組位置、連架桿三組對應(yīng)位置、行位置、三組位置、連架桿三組對應(yīng)位置、行 程速比系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)的原理與方法。程速比系數(shù)設(shè)計四桿機構(gòu)的原理與方法。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 應(yīng)用：應(yīng)用：研究前沿研究前沿: :機構(gòu)的綜合機構(gòu)的綜合內(nèi)燃機內(nèi)燃機、鶴式吊鶴式吊、火車輪火車輪、手動沖床手動沖床、牛頭刨床牛頭刨床、橢圓橢圓儀儀、機械機械手爪手爪、開窗戶支撐、公共汽車開關(guān)門、折疊傘、開窗戶支撐、公共汽車

3、開關(guān)門、折疊傘、折疊床、折疊床、 牙膏筒拔管機、單車制動操作機構(gòu)等。牙膏筒拔管機、單車制動操作機構(gòu)等。特征：特征：有一作平面運動的構(gòu)件，稱為連桿。有一作平面運動的構(gòu)件，稱為連桿。特點：特點： 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，從動件運動規(guī)律不同。改變桿的相對長度，從動件運動規(guī)律不同。獲得不同的機構(gòu)獲得不同的機構(gòu) 連桿曲線豐富。可滿足不同要求。連桿曲線豐富。可滿足不同要求。定義：定義：由低副（轉(zhuǎn)動、移動）連接組成的平面機構(gòu)。由低副（轉(zhuǎn)動、

4、移動）連接組成的平面機構(gòu)。41 平面連桿機構(gòu)的特點及應(yīng)用平面連桿機構(gòu)的特點及應(yīng)用湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 缺點：缺點： 構(gòu)件和運動副多，累積誤差大，運動精度低，效率低構(gòu)件和運動副多，累積誤差大，運動精度低，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)計復(fù)雜，難以實現(xiàn)精確的軌跡。設(shè)計復(fù)雜，難以實現(xiàn)精確的軌跡。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)常以構(gòu)件數(shù)命名：常以構(gòu)件數(shù)命名：四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)、多桿機構(gòu)多桿機構(gòu)。本章重點內(nèi)容是介紹本章重點內(nèi)容是介紹四桿機構(gòu)。四桿機構(gòu)。是基礎(chǔ)是基礎(chǔ)湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 基本型式基

5、本型式鉸鏈四桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)，其它四桿機構(gòu)都是由它，其它四桿機構(gòu)都是由它 演變得到的。演變得到的。名詞解釋：名詞解釋：曲柄曲柄整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；一、三種基本型式：一、三種基本型式：（1）曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(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。 如雷達天線。如雷達天線。連桿連桿作平面運動的構(gòu)件；作平面運動的構(gòu)件；連架桿連架桿與機架相聯(lián)的構(gòu)件；與機架相聯(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)的運動副；相對回轉(zhuǎn)的運動副；擺轉(zhuǎn)副擺轉(zhuǎn)副只能作有

6、限角度擺動的運動副。只能作有限角度擺動的運動副。曲柄曲柄連桿連桿搖桿搖桿42 平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化平面四桿機構(gòu)的基本類型及其演化連架桿連架桿連架桿連架桿湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云ABC1243DABDC1243（2）雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(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)?；剞D(zhuǎn)。雷達天線俯仰機構(gòu)雷達天線俯仰機構(gòu)曲柄主動曲柄主動縫紉機踏板機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu)應(yīng)用實例：應(yīng)用實例：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3124湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘

7、存云設(shè)計：潘存云A AD DC CB B1 12 23 34 4旋轉(zhuǎn)式葉片泵旋轉(zhuǎn)式葉片泵A AD DC CB B1 12 23 3ABDC1234E6慣性篩機構(gòu)慣性篩機構(gòu)31湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云ABCD耕地耕地料斗料斗DCAB耕地耕地料斗料斗DCAB實例：實例：火車輪火車輪特例：特例：平行四邊形機構(gòu)平行四邊形機構(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ADBCBC天平天平播種機料斗機構(gòu)播種機料斗機構(gòu)湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘

8、存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云反平行四邊形機構(gòu)反平行四邊形機構(gòu) 車門開閉機構(gòu)車門開閉機構(gòu)反向反向FAEDGBCABEFDCG平行四邊形機構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運平行四邊形機構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運動不確定。動不確定。采用兩組機構(gòu)錯開排列。采用兩組機構(gòu)錯開排列。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云ABDCE（3）雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)特征：特征：兩個搖桿兩個搖桿應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機構(gòu)應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機構(gòu)特例：特例：等腰梯形機構(gòu)等腰梯形機構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機構(gòu)BCABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機電機ABDCEABDCE電機

9、電機ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機電機ABDC風(fēng)扇座風(fēng)扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿ABDC湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云（1）改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸二、二、 平面四桿機構(gòu)的演化平面四桿機構(gòu)的演化偏置曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)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)雙滑塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu) 正弦機構(gòu)正弦機構(gòu)s=l sin l湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云（2）改變運動副的尺寸改變運動副的尺寸（3）選不同的構(gòu)件為機架選不同的構(gòu)件為機架

10、偏心輪機構(gòu)偏心輪機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)314A2BCABABACABABAC湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云牛頭刨床牛頭刨床應(yīng)用實例應(yīng)用實例:ABDC1243C2C1小型刨床小型刨床ABDCE123456AD變速擺動變速擺動湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云應(yīng)用實例應(yīng)用實例B234C1A自卸卡車舉升機構(gòu)自卸卡車舉升機構(gòu)（3）選不同的構(gòu)件為機架選不同的構(gòu)件為機架ACB1234應(yīng)用實例應(yīng)用實例B34C1A2應(yīng)用實例應(yīng)用實例4A1B23C應(yīng)用實例應(yīng)用實例13C4AB2應(yīng)用

11、實例應(yīng)用實例A1C234B導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)314A2BC搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)314A2BC湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云（3）選不同的構(gòu)件為機架選不同的構(gòu)件為機架314A2BC直動滑桿機構(gòu)直動滑桿機構(gòu)手搖唧筒手搖唧筒這種通過選擇不同構(gòu)件作為機架以獲得不同機構(gòu)的這種通過選擇不同構(gòu)件作為機架以獲得不同機構(gòu)的方法稱為：方法稱為：機構(gòu)的倒置機構(gòu)的倒置BC3214A導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)314A2BC搖塊機構(gòu)搖塊機構(gòu)314A2BCABC3214湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 例：選擇雙滑塊機構(gòu)中的不同構(gòu)件例：選擇

12、雙滑塊機構(gòu)中的不同構(gòu)件 作為機架可得不同的機構(gòu)作為機架可得不同的機構(gòu)橢圓儀機構(gòu)橢圓儀機構(gòu)1234正弦機構(gòu)正弦機構(gòu)3214正弦（切）機構(gòu)：從動件的位移與主動件轉(zhuǎn)角的正弦（正切）成正比正弦（切）機構(gòu)：從動件的位移與主動件轉(zhuǎn)角的正弦（正切）成正比湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云l1l2l4l3CBAD 平面平面四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)具有具有整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副可能存在可能存在曲柄。曲柄。桿桿1 1為曲柄，作整周回轉(zhuǎn)，必有兩次與機架共線為曲柄，作整周回轉(zhuǎn)，必有兩次與機架共線l2(l4 l1)+ l3則由則由BCD可得：可得：三角形任意兩邊之和大于第三邊則由則由

13、B”C”D可得：可得：l1+ l4 l2 + l3l3(l4 l1)+ l2AB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22 平面四桿機構(gòu)的基本特性平面四桿機構(gòu)的基本特性平面四桿機構(gòu)的基本特性包括運動特性和傳力特性兩個方面的，這些特性不僅反映了 機構(gòu)傳遞和變換運動與力的性能，也是四桿機構(gòu)類型選擇和運動設(shè)計的主要依據(jù) l1+ l2 l3 + l4C”l1l2l4l3ADl4- - l1將以上三式兩兩相加得：將以上三式兩兩相加得： l1 l2, l1 l3, l1 l4 l1+ l3 l2 + l4一、平面四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件一、平面四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件是否具有整轉(zhuǎn)副，取決于各

14、桿的相對長度l1 1l2 2l3 3l4 4B湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云2. 連架桿或機架之一為最短桿。連架桿或機架之一為最短桿?？芍寒?dāng)滿足桿長條件時，其可知：當(dāng)滿足桿長條件時，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動最短桿參與構(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：1. 最長桿與最短桿的長度之和最長桿與最短桿的長度之和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。曲柄是連架桿，整轉(zhuǎn)副處于機架上才能形成曲柄，因此，具有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機構(gòu)是否存在曲柄，還應(yīng)根據(jù)選擇哪個桿為機架來判斷若取若取BC

15、為機架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈為機架，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。ABCDl1l2l3l4湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授當(dāng)滿足桿長條件時，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)件作為機架時，可得不同的機構(gòu)。如的構(gòu)件作為機架時，可得不同的機構(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、 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云ABCDB1C1AD二二. .急回

16、運動特性急回運動特性在在曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(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。 所花時間為所花時間為t1 , , 平均速度為平均速度為V1, ,那么有：那么有：/ )180(1t1211tCCV 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu) 3D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。180180C2B2)180/(21CC湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授

17、設(shè)計：潘存云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，故搖桿來回擺動的時間不一樣，平均速度也不等。顯然：顯然：t t1 1 tt2 2 V V2 2 V V1 1搖桿的這種特性稱為搖桿的這種特性稱為急回運動急回運動。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 K

18、K1所以可通過分析機構(gòu)中是否存在以及的大小來判斷機構(gòu)是否有急回運動和運動的程度。11180KK設(shè)計新機械時，往往先給定設(shè)計新機械時，往往先給定K值，于是值，于是: 2212tCCV)180/(21CC121221tCCtCC一般，一般，1K 2湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云FF F”當(dāng)當(dāng)BCD90BCD90時，時， BCDBCD三三. .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與力作用點絕對速度之間所夾銳角。與力作用點絕對速度之間所夾銳角。ABCD設(shè)計時要求設(shè)計時要求: : minmin5050minmin出現(xiàn)

19、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= Fcos法向分力法向分力: F”= Fcos 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：主動件與機架共線兩處之一。主動件與機架共線兩處之一。CDBAF可用可用的大小來表示機構(gòu)傳動力性能的好壞的大小來表示機構(gòu)傳動力性能的好壞, ,F”F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)minmin為了保證機構(gòu)良好的傳力性能湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云C1B1

20、l1l2l3l4DA由余弦定律有由余弦定律有 B B1 1C C1 1D Darccosarccosl42 2 + + l32 2-(-(l4 - - l1) )2 2/2/2l2 l3 BB2 2C C2 2D Darccosarccosl42 2 + + l32 2-(-(l4 + + l1) )2 2/2/2l2 l3若若B B1 1C C1 1D90D90, ,則則若若B B2 2C C2 2D90D90, , 則則1 1B B1 1C C1 1D D2 2180180-B-B2 2C C2 2D D機構(gòu)的傳動角一般在運動鏈機構(gòu)的傳動角一般在運動鏈最終一個從動件上度量。最終一個從動件上

21、度量。1 1minminBB1 1C C1 1D, 180D, 180-B-B2 2C C2 2DDminmin2 2C2B2湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云F四四. . 死點死點搖桿為主動件，搖桿為主動件，且連桿且連桿與曲柄兩次共線與曲柄兩次共線時時，有：，有：機構(gòu)的這種傳動角為零機構(gòu)的這種傳動角為零的位置成為死點位置。的位置成為死點位置。死點位置會使機構(gòu)的從動件出現(xiàn)卡死或運動不確定現(xiàn)象避免措施：避免措施： 兩組機構(gòu)錯開排列，如兩組機構(gòu)錯開排列，如火車輪機構(gòu)火車輪機構(gòu)；0 0靠靠飛輪的慣性飛輪的慣性（如內(nèi)燃機、縫紉機等）。（

22、如內(nèi)燃機、縫紉機等）。FAEDGBCABEFDCG0 0F0 0“死點死點”湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云工件工件ABCD1234PABCD1234工件工件P夾緊機構(gòu)夾緊機構(gòu)當(dāng)工件被夾緊時，鉸鏈中心B、C、D共線，工件加在桿1上的反作用力Fn無論多大，也不能使桿3轉(zhuǎn)動。這就保證在去掉外力F后，仍能可靠地夾緊工件。當(dāng)需要取出工件時，只需要向上扳動手柄，即能松開夾具=0=0TABDC飛機起落架飛機起落架在飛機輪放下時，桿BC與CD成一直線，此時機輪上雖受到很大的力，但由于機構(gòu)處于死點位置，起落架不會反轉(zhuǎn)（折回），這可使飛機起落和

23、停放更加可靠。ABCD=0=0F也可以利用死點進行工作也可以利用死點進行工作：飛機起落架起落架、鉆夾具、鉆夾具等。等。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 44 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計 連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題 機構(gòu)選型機構(gòu)選型根據(jù)給定的運動要求選擇根據(jù)給定的運動要求選擇 機構(gòu)的類型；機構(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)、 運動副結(jié)構(gòu)合理等）運動副結(jié)構(gòu)合理等）;b) 動力條件（如動

24、力條件（如minmin）;c) 運動連續(xù)性條件等。運動連續(xù)性條件等。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云ADCB飛機起落架飛機起落架BC三類設(shè)計要求：三類設(shè)計要求：1) 滿足預(yù)定的運動規(guī)律滿足預(yù)定的運動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)。飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)。函數(shù)機構(gòu)函數(shù)機構(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=logxABCD湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云三類設(shè)計要求：三類設(shè)計要求：1) 滿足預(yù)定的運動規(guī)律滿足預(yù)定的運動規(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

25、起落架飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)函數(shù)機構(gòu)。前者要求兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，后者要求急回運動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，如鑄造翻箱機構(gòu)。鑄造翻箱機構(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 CBABDC湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云QABCDE設(shè)計：潘存云鶴式起重機鶴式起重機攪拌機構(gòu)攪拌機構(gòu)要求連桿上要求連桿上E點的軌點的軌跡為一條卵形曲線跡為一條卵形曲線要求連桿上要求連桿上E點的軌點的軌跡為一條水平直線跡為一條水平直線QCBADE三類設(shè)計要求：三類設(shè)計要求：1) 滿足預(yù)定的運動規(guī)律滿足預(yù)定的運動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如，兩連

26、架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如: 飛機起落架飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)。函數(shù)機構(gòu)。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，如鑄造翻箱機構(gòu)。鑄造翻箱機構(gòu)。3) 滿足預(yù)定的軌跡要求，如滿足預(yù)定的軌跡要求，如: 鶴式起重機鶴式起重機、攪拌機攪拌機等。等。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 給定的設(shè)計條件：給定的設(shè)計條件：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)運動條件運動條件（給定（給定K）3)動力條件動力條件（給定（給定minmin）設(shè)計方法：設(shè)計方法：圖解法、解析法、實驗法圖解法、解析法、實驗法圖解法圖解法直觀：本課程的主要方法直觀：本課程的主要方法解析法精確：

27、與計算機結(jié)合是發(fā)展方向解析法精確：與計算機結(jié)合是發(fā)展方向?qū)嶒灧ê啽悖簩嵱?，相?dāng)精確。但步驟多實驗法簡便：實用，相當(dāng)精確。但步驟多湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云 一、按給定的行程速比系數(shù)一、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機構(gòu)設(shè)計四桿機構(gòu)1) 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)計算計算180(K-1)/(K+1);已知：已知：CD桿長，擺角桿長，擺角及及K，設(shè)計此機構(gòu)，設(shè)計此機構(gòu)。（設(shè)計的實質(zhì)是確定鉸鏈中心A點的位置，定出其他三桿的尺寸步驟如下：步驟如下：任取一點任取一點D D，作等腰三角形，作等腰三角形 腰長為腰長為CD/CD/比例尺，夾角為比例尺

28、，夾角為;作作C2PC1C2，作，作C1P使使作作P P C1C2的外接圓，則的外接圓，則A A點必在此圓上。點必在此圓上。選定選定A A。連。連ACAC1 1和和ACAC2 2，因同一圓弧的圓周角相等，故，因同一圓弧的圓周角相等，故C C1 1PCPC2 2=C=C1 1ACAC2 2= =因極限位置處曲柄與連桿共線，因極限位置處曲柄與連桿共線，若設(shè)曲柄為若設(shè)曲柄為l1 ，連桿為，連桿為l2 ，則，則: :A A C2= =l2- - l1 l1 =( A A C1A A C2)/ 2 C2C1P=90, ,交于交于P P； 90-PA A C1= = l1+ +l2C1C2DA l2=(

29、A A C1+A A C2)/ 2 l4=ADB1B2湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 由于由于A點是點是C1PC2外接圓上任意選取的點，所以若外接圓上任意選取的點，所以若僅按行程速比系數(shù)僅按行程速比系數(shù)K設(shè)計，可得無窮多個解。設(shè)計，可得無窮多個解。A點位置點位置不同，機構(gòu)傳動角的大小也不一樣。如想獲得良好的傳不同，機構(gòu)傳動角的大小也不一樣。如想獲得良好的傳動質(zhì)量，可按照最小傳動角最優(yōu)或者其他輔助條件來確動質(zhì)量，可按照最小傳動角最優(yōu)或者其他輔助條件來確定定A點的位置。點的位置。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云ADmn=D2

30、) 導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(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)計此相等，設(shè)計此 機構(gòu)時，僅需要確定曲柄機構(gòu)時，僅需要確定曲柄 a。計算計算180180(K-1)/(K+1);(K-1)/(K+1);任選任選D D作作mDnmDn， 取取 A A 點 ， 使 得點 ， 使 得 A D = d , A D = d , 則則 : : a=dsin(a=dsin(/2)/2)。=Ad作角分線作角分線; ;已知：已知：機架長度機架長度d，K，設(shè)計此機構(gòu)。，設(shè)計此機構(gòu)?；蛘哌^點或者過點A A作任一極位的垂直線作任一極位的垂直線ABAB1 1(AB(AB2 2),),即為曲柄的長度。即為曲柄的長度。

31、B B1 1湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云E222ae3) 曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)（選講）（選講）H已知已知K K，滑塊行程，滑塊行程H H，偏，偏距距e e，設(shè)計此機構(gòu)，設(shè)計此機構(gòu) 。計算計算: 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

32、求。，即為所求。C1C29090-o9090-Al1 =EC2/ 2l2 = A = AC2EC2/ 2按書上方法也可以，是一樣的按書上方法也可以，是一樣的因因 l1+ +l2 = A AC2；l2-l1 = AC1 = AE;AE;故：故：2 2l1 = A AC2- -AC1 = A AC2-AE -AE = ECEC2 2湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云二、按預(yù)定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)二、按預(yù)定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)a)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連線的垂直平分線上任意連線的垂直平分線上

33、任意位置都能滿足設(shè)計要求。位置都能滿足設(shè)計要求。b)給定連桿上鉸鏈給定連桿上鉸鏈BC的三組位置的三組位置有無窮多組解。有無窮多組解。ADB2C2B3C3ADB1C1B1C1因兩點的運動軌跡是圓。所以選中垂線因兩點的運動軌跡是圓。所以選中垂線湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計：潘存云xyABCD1234三、給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)三、給定兩連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)(解析法，可不講）解析法，可不講）MATLAB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：l1l2l3l4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：l

34、1 、l2、l3、l4在在x,yx,y軸上投影可得：軸上投影可得：l1+l2=l3+l4機構(gòu)尺寸比例放大時，不影響各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)角機構(gòu)尺寸比例放大時，不影響各構(gòu)件相對轉(zhuǎn)角. . l1 coc + l2 cos = l3 cos + l4 l1 sin + l2 sin = l3 sin i if (i i ) i =1, 2, 3n設(shè)計此四桿機構(gòu)設(shè)計此四桿機構(gòu)( (求各構(gòu)件長度求各構(gòu)件長度) )。令：令： l1 =1湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 消去消去整理得：整理得：coscos l3 cos cos(- -) l3l4l42+ l32+1- l222l4P2代入移項得：代入移項得：

35、l2 cos = l4 l3 cos cos 則化簡為：則化簡為：coccocP0 cos P1 cos( ) P2代入兩連架桿的三組對應(yīng)轉(zhuǎn)角參數(shù)，得方程組：代入兩連架桿的三組對應(yīng)轉(zhuǎn)角參數(shù)，得方程組：l2 sin = l3 sin sin 令: P0P1coccoc1P0 cos1 P1 cos(1 1 ) P2coccoc2P0 cos2 P1 cos(2 2 ) P2coccoc3P0 cos3 P1 cos(3 3 ) P2可求系數(shù)可求系數(shù): :P0 、P1、P2以及以及: : l2 、 l3、 l4將相對桿長乘以任意比例系數(shù)，所得機構(gòu)都能滿足轉(zhuǎn)角要求。若給定兩組對應(yīng)位置，則有無窮多組解

36、。湖南科技大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 舉例：舉例：設(shè)計一四桿機構(gòu)滿足連架桿三組對應(yīng)位置：設(shè)計一四桿機構(gòu)滿足連架桿三組對應(yīng)位置：1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 34545 50 50 90 90 80 80 135 135 110 1101 11 13 33 3代入方程得：代入方程得： cos90cos90 =P =P0 0cos80cos80 +P +P1 1cos(80cos(80-90-90) +P) +P2 2 cos135cos135=P=P0 0cos110cos110+P+P1 1cos(110cos(110-135-135)+P)+P2 2 解得相對長度解得相對長度

37、: : P P0 0 =1.533, P =1.533, P1 1=-1.0628, P=-1.0628, P2 2=0.7805=0.7805各桿相對長度為：各桿相對長度為：選定構(gòu)件選定構(gòu)件l1的長度之后，可求得其余桿的絕對長度。的長度之后，可求得其余桿的絕對長度。 cos45 cos45 =P =P0 0cos50cos50 +P +P1 1cos(50cos(50-45-45) +P) +P2 2B1C1ADB2C2B3C32 22 2l1= =1 1l4 =- - l3 / P1 =1.442l2 =(=(l42+ l32+1-2l3P P2 2 )1/2 = =1.7831.783 l3 = P P0 0 = = 1.553, 湖南科技大學(xué)