平面連桿機(jī)構(gòu)的及其設(shè)計(jì)課件

第4章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（一）教學(xué)重點(diǎn)：平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)；鉸鏈機(jī)構(gòu)有曲柄存在的條件；行程速比系數(shù)和傳動(dòng)角；常用平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。（二）本章難點(diǎn)：鉸鏈機(jī)構(gòu)有曲柄存在的條件；四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。（三）教學(xué)目標(biāo)：掌握急回特性及行程速比系數(shù)、壓力角和傳動(dòng)角、死點(diǎn)等概念。能用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件判別鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型。會(huì)作極位夾角、壓力角和傳動(dòng)角、死點(diǎn)。初步掌握四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的圖解法，理解四桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的解析法。

第4章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（一）教學(xué)重點(diǎn)：1§4-1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問題一、什么是連桿機(jī)構(gòu)？全部由低副連接構(gòu)件而成的機(jī)構(gòu)。二、連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)（1）面接觸壓強(qiáng)小，便于潤(rùn)滑制造簡(jiǎn)單，靠本身的幾何封閉保持接觸。（2）改變構(gòu)件尺寸可得到從動(dòng)件各種不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（3）運(yùn)用連桿曲線，可以得到各種不同的運(yùn)動(dòng)軌跡2、缺點(diǎn)（1）設(shè)計(jì)困難和繁復(fù)，一般只能近似滿足要求。（2）構(gòu)件增多時(shí)，累積誤差較大，同時(shí)使效率降低，自鎖的可能性增大。（3）構(gòu)件作平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，慣性力不容易平衡，故只適于低速運(yùn)動(dòng)。

§4-1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問題二、連桿機(jī)2三、連桿設(shè)計(jì)的基本問題1、實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置2、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律3、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡根據(jù)其構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)分為平面或空間連桿機(jī)構(gòu)。

根據(jù)構(gòu)件數(shù)目分為四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)…。廣泛應(yīng)用的是平面四桿機(jī)構(gòu)，而且它是構(gòu)成和研究平面多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。

本章主要討論平面四桿機(jī)構(gòu)的基本的基本類型、主要工作特性及常用設(shè)計(jì)方法。

三、連桿設(shè)計(jì)的基本問題3

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。它是平面四桿機(jī)構(gòu)的根本型式。

此機(jī)構(gòu)中，包括以下幾局部：曲柄:能做整周回轉(zhuǎn)的連架桿；搖桿

:僅能在某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的連架桿整轉(zhuǎn)副:能作3600相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副擺動(dòng)副:只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為3種基本型式。4-2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化

1234ABCD連桿連架桿連架桿機(jī)架

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈4●曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

定義在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)兩連架桿中有一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，那么稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

實(shí)例〔1〕縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)〔2〕攪拌器機(jī)構(gòu)●曲柄搖桿機(jī)構(gòu)5●雙曲柄機(jī)構(gòu)

定義

在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)兩連架桿均為曲柄，稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。

傳動(dòng)特點(diǎn)

當(dāng)主動(dòng)曲柄連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄一般不等速轉(zhuǎn)動(dòng)。

實(shí)例:慣性篩機(jī)構(gòu)●雙曲柄機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特點(diǎn)

當(dāng)主動(dòng)曲柄連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄一6慣性篩機(jī)構(gòu)動(dòng)畫平行四邊形機(jī)構(gòu)：指相對(duì)兩桿平行且相等的雙曲柄機(jī)構(gòu)。平行四邊形機(jī)構(gòu)特性：▲兩曲柄同速同向轉(zhuǎn)動(dòng)▲連桿作平動(dòng)慣性篩機(jī)構(gòu)動(dòng)畫平行四邊形機(jī)構(gòu)：指相對(duì)兩桿平行且相等的雙曲柄機(jī)7耕地料斗DCAB平行四邊形應(yīng)用實(shí)例：火車輪天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)作者：潘存云教授耕地料斗DCAB平行四邊形應(yīng)用實(shí)例：火車輪天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)8F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列?；疖囕咶’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG平行四邊形機(jī)構(gòu)在共9逆平行（反平行）四邊形機(jī)構(gòu)：指兩相對(duì)桿長(zhǎng)相等但不平行的雙曲柄機(jī)構(gòu)--車門開閉機(jī)構(gòu)逆平行（反平行）四邊形機(jī)構(gòu)：指兩相對(duì)桿長(zhǎng)相等但不平行的雙曲柄10●雙搖桿機(jī)構(gòu)

定義在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)兩連架桿均為搖桿，那么稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。實(shí)例

鶴式起重機(jī)中的四桿機(jī)構(gòu)即為雙搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)主動(dòng)搖桿擺動(dòng)時(shí)，從動(dòng)搖桿也隨之?dāng)[動(dòng)，位于連桿延長(zhǎng)線上的重物懸掛點(diǎn)將沿近似水平直線移動(dòng)。

爐門開啟機(jī)構(gòu)●雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)例鶴式起重機(jī)中的四桿機(jī)構(gòu)即為雙搖桿機(jī)構(gòu)。11作者：潘存云教授ABDCE特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)指兩搖桿長(zhǎng)相等的雙搖桿機(jī)構(gòu)。－汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)ABDCEABDCE作者：潘存云教授ABDCE特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)指兩搖桿長(zhǎng)相等的12(1)改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸§4－3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演變偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)

正弦機(jī)構(gòu)s=lsinφ↓∞

→∞φl(shuí)(1)改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸§4－3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演13qS正切機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)

(1)改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸qS正切機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)(1)改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸14設(shè)計(jì)：潘存云(2)改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸偏心輪機(jī)構(gòu)擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副★當(dāng)曲柄AB的尺寸較小時(shí)，由于結(jié)構(gòu)需要，常將曲柄作成幾何中心與回轉(zhuǎn)中心不重合的圓盤，稱此圓盤為偏心輪?！飵缀沃行呐c回轉(zhuǎn)中心間的距離稱為偏心距，等于曲柄長(zhǎng)。設(shè)計(jì)：潘存云(2)改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸偏心輪機(jī)構(gòu)擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副★當(dāng)曲15雙偏心輪機(jī)構(gòu)雙偏心輪機(jī)構(gòu)16(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

雙搖桿機(jī)構(gòu)①(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)17設(shè)計(jì)：潘存云應(yīng)用實(shí)例B234C1A自卸卡車舉升機(jī)構(gòu)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架ACB1234應(yīng)用實(shí)例B34C1A2應(yīng)用實(shí)例4A1B23C應(yīng)用實(shí)例13C4AB2應(yīng)用實(shí)例A1C234Bφ曲柄搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC②設(shè)計(jì)：潘存云應(yīng)用實(shí)例B234C1A自卸卡車舉升機(jī)構(gòu)(3)選不18設(shè)計(jì)：潘存云(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架314A2BC移動(dòng)倒桿機(jī)構(gòu)(定塊機(jī)構(gòu)）手搖唧筒機(jī)構(gòu)的倒置BC3214A轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄搖塊機(jī)構(gòu)314A2BCABC3214②設(shè)計(jì)：潘存云(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架314A2BC移動(dòng)倒桿機(jī)19轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿應(yīng)用實(shí)例:小型刨床ABDCE123456轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿應(yīng)用實(shí)例:小型刨床ABDCE12345620牛頭刨床ABDC2134C2C1擺動(dòng)導(dǎo)桿牛頭刨床ABDC2134C2C1擺動(dòng)導(dǎo)桿21③SqR曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿（正弦）雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架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：機(jī)構(gòu)的倒置③SqR曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿（正弦）雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)雙滑22例：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)橢圓儀機(jī)構(gòu)1234正弦機(jī)構(gòu)3214例：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)橢圓儀機(jī)23有曲柄的條件急回特性壓力角及死點(diǎn)連桿曲線§3－3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性有曲柄的條件§3－3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性24§4-4平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性

一、轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是否為整轉(zhuǎn)動(dòng)副取決于四個(gè)構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度關(guān)系?？紤]到機(jī)構(gòu)中任意兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系與其中哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架無(wú)關(guān)，故可針對(duì)鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈分析轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)動(dòng)副的充分必要條件。

§4-4平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性251）當(dāng)d≥a時(shí)，則a＋b≤d＋c

a＋c≤d＋b分別相加得：a≤c

a≤ba≤d(a最短)2）當(dāng)a≥d時(shí)，則d＋b≤a＋cd＋c≤a＋b分別兩兩相加得：d≤c

d≤b

d≤a(d最短)及及26可知整轉(zhuǎn)副存在條件：滿足桿長(zhǎng)條件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件中必有一最短桿構(gòu)件1最短時(shí)，若取BC為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈B也是整轉(zhuǎn)副。有整轉(zhuǎn)副的條件：▲最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)≤其他兩桿長(zhǎng)度之和可知整轉(zhuǎn)副存在條件：構(gòu)件1最短時(shí)，若取BC為機(jī)架，27ABCDABCDAB最短當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。有曲柄的條件ABCDABCDAB最短當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說明存在整轉(zhuǎn)28AB為機(jī)架：雙曲柄機(jī)構(gòu)ABCDAB最短AB為機(jī)架：雙曲柄機(jī)構(gòu)ABCDAB最短29CD為機(jī)架，雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCDCD為機(jī)架，雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCD30若最短桿+最長(zhǎng)桿>其余兩桿之和，無(wú)論取哪個(gè)構(gòu)件作機(jī)架，都是雙搖桿機(jī)構(gòu)。若最短桿+最長(zhǎng)桿>其余兩桿之和，無(wú)論取哪個(gè)構(gòu)件作312、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件ababemn構(gòu)件a能通過m點(diǎn)的條件是：構(gòu)件a能通過n點(diǎn)的條件是：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件2、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件ababemn構(gòu)件a能通過m點(diǎn)的32原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件正行程和反行程的平均速度不相等。二、行程速度變化系數(shù)1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性：ABCDabcdC2B212B1C1原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，從動(dòng)33∴極位夾角θ（<C2AC1）（其值與構(gòu)件尺寸有關(guān)，可能<90°，>90°）

2、行程速度變化系數(shù)ABCDabcdC2B212B1C1∴極位夾角θ（<C2AC1）（其值與構(gòu)件尺寸有關(guān)，可能<9034Ⅰ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)慢行程方向不但與曲柄轉(zhuǎn)向有關(guān)，還與構(gòu)件尺寸有關(guān)Ⅰ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)慢行程方向不但與曲柄轉(zhuǎn)向有關(guān)，還與構(gòu)件尺寸有35Ⅱ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)Ⅲ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)Ⅱ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)Ⅲ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)36有急回特性無(wú)急回特性偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)慢行程方向不但與曲柄轉(zhuǎn)向有關(guān)，還與移動(dòng)副導(dǎo)路偏置方向有關(guān)180o180o慢行程快行程有急回特性無(wú)急回特性偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊37導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：急回系數(shù)：有顯著的急回特性慢行程方向始終和曲柄轉(zhuǎn)向一致180o180o擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

慢行程快行程導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：急回系數(shù)：有顯著的急回特性慢行程方向始終和曲柄轉(zhuǎn)向384、壓力角的計(jì)算

三、壓力角和傳動(dòng)角1、壓力角α從動(dòng)件上某點(diǎn)的受力方向與從動(dòng)件上該點(diǎn)速度方向的所夾的銳角(不計(jì)運(yùn)動(dòng)副中摩擦力、構(gòu)件質(zhì)量和慣性力)。2、傳動(dòng)角γ，P與Pn夾角，（經(jīng)常用γ衡量機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)質(zhì)量）3、許用壓力角一般：4、壓力角的計(jì)算三、壓力角和傳動(dòng)角1、壓力角α從動(dòng)件上39FVagagddg=dg=

1800-d壓力角和傳動(dòng)角示例：ggFVagagddg=dg=1800-d壓力角和40gg傳動(dòng)不利，設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定4050通常，機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中傳動(dòng)角是變化的，最小值在哪？gg傳動(dòng)不利，設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定405041最小傳動(dòng)角minDdBACabc=0cos=1cosmin=180°cos=–1cosmax分析

min或

max可能最小最小傳動(dòng)角minDdBACabc=042①當(dāng)δ≤時(shí)，=δ（對(duì)頂角關(guān)系）；②當(dāng)δ＞時(shí)，=-δ（互為補(bǔ)角關(guān)系）。由此可見，要判斷min位置前，首先應(yīng)判斷δmin、δmax位置?？煞忠韵氯N情況討論：

①δ≤時(shí)，min=δmin；②δ＞時(shí)，min=-δmax；③機(jī)構(gòu)中①和②兩種情況共存時(shí)，可先計(jì)算當(dāng)δ≤時(shí)的1min=δmin，然后再計(jì)算當(dāng)δ＞時(shí)的=-δmax。則min＝min{1min,2min}。結(jié)論：

min可能發(fā)生在主動(dòng)曲柄與機(jī)架兩次共線的位置之一處，即處。

進(jìn)一步分析δ與的關(guān)系①當(dāng)δ≤時(shí)，=δ（對(duì)頂角關(guān)系）；結(jié)論：進(jìn)一43曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角1、Ⅰ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角在曲柄和機(jī)架重疊共線位置2、Ⅱ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3、Ⅲ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角在曲柄和機(jī)架拉直共線位置最小傳動(dòng)角在曲柄和機(jī)架拉直共線和重疊共線位置均出現(xiàn)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角1、Ⅰ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角在曲柄和44曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角FvcDB1C1342aAB1Cbe機(jī)構(gòu)的最大壓力角處于輸出件的回程位置。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角FvcDB1C1342aAB1Cbe機(jī)45

四、死點(diǎn)位置F

=0

連桿與曲柄在兩個(gè)共線位置時(shí)，主動(dòng)件搖桿通過連桿作用于從動(dòng)件曲柄上的力F通過其回轉(zhuǎn)中心，0，曲柄不能轉(zhuǎn)動(dòng)。

F

=0

不管在主動(dòng)件上作用多大的驅(qū)動(dòng)力，都不能在從動(dòng)件上產(chǎn)生有效分力的機(jī)構(gòu)位置，稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。四、死點(diǎn)位置F=0連桿與曲柄在兩個(gè)共線位置時(shí)46

利用慣性利用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列利用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列47ABDC利用死點(diǎn)位置飛機(jī)起落架工件PABCD1234工件ABCD1234工件P鉆孔夾具

T

0ABCDFF

0連桿式快速夾具飛機(jī)起落架ABDC利用死點(diǎn)位置飛機(jī)起落架工件PABCD1234工件AB48一、圖解法1.按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

C12Ab12D◆已知連桿長(zhǎng)度及兩預(yù)定位置B1C1、B2C2，設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)步驟：B1C1C2B2設(shè)計(jì)分析：4-4實(shí)現(xiàn)連桿給定位置的平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)Ａ和Ｄ分別在b1２和c1２的垂直平分線上。鉸鏈Ｂ和Ｃ位置已知，固定鉸鏈Ａ和Ｄ未知。鉸鏈Ｂ和Ｃ軌跡為圓弧，其圓心分別為點(diǎn)Ａ和Ｄ。二個(gè)預(yù)定位置，AD無(wú)窮多解。此時(shí)應(yīng)添加一些其他條件獲得唯一解

一、圖解法1.按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)C12Ab149◆已知連桿長(zhǎng)度，要求機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中占據(jù)圖示B1C1、B2C2、B3C3三個(gè)位置，試設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)。b12DAB1B2B3b23C1C2C3c23設(shè)計(jì)步驟：1.按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）唯一解◆已知連桿長(zhǎng)度，要求機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中占據(jù)圖示B1C1、B2C50例、已知連桿兩個(gè)位置、要求固定鉸鏈A、D位于Ｘ軸上：例、已知連桿兩個(gè)位置、要求固定鉸鏈A、D位于Ｘ軸上：51D′A′DAB1C1●DB1C1A●B2C2四邊形AB2C2D四邊形A′B1C1D′轉(zhuǎn)角？2.連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示已知固定鉸鏈A、D中心位置,已知連桿平面上任意兩點(diǎn)的位置，求活動(dòng)鉸點(diǎn)B、C中心位置。分析：“轉(zhuǎn)換機(jī)架法”D′A′DAB1C1●DB1C1A●B2C2四邊形A52M1N1M2N2M3N3●CB●A2D2A3D3AD2.連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示（續(xù)）

已知已知連桿平面上兩點(diǎn)M、N的三個(gè)預(yù)期位置序列為Mi

Ni（i=1,2,3)和固定鉸鏈A、D中心位置，求活動(dòng)鉸點(diǎn)B、C中心位置。M1N1M2N2M3N3●CB●A2D2A3D3AD253E1E2f12y12ADF1F2F3y13f13E3一、按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)4-5實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律的平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)E1E2f12y12ADF1F2F3y13f13E3一、按給54一、按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（圖解法）

分析：1）用反轉(zhuǎn)法求相對(duì)位置、相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡。B2C2

fyAB1C1DyyB2'A'C2'一、按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（圖解法）分析：B255B1(E1)B2(E2)f12y12ADF1F2F3y13f13B3y12B2'●y13B3'C1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)AB1C1D為所求.因兩連架杠角位移的關(guān)系，只與各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度有關(guān)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)具體工作情況，適當(dāng)選取機(jī)架ＡＤ的長(zhǎng)度，在連架杠ＡＥ上任取一點(diǎn)作為鉸鏈中心Ｂ的位置。一、按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)B1(E1)B2(E2)f12y12ADF1F2F3y13f56例3-2（p94）：已知兩連架桿的兩組對(duì)應(yīng)位移（如下圖a），試設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)此運(yùn)動(dòng)要求含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)例3-2（p94）：已知兩連架桿的兩組對(duì)應(yīng)位移（如下圖a），57B2C2二、按給定的行程和行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（圖解法）（一）曲柄搖桿的設(shè)計(jì)（1）給定K、y、LCDABCDqO2qyq=——

180°K-1K+1①分析.900-

qB1ADC1B2C2二、按給定的行程和行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（圖解法58C2DC1y900-

q2qOAEBCAC1=BC-ABAC2=BC+ABAB=—————AC2-AC12BC=—————AC2+AC12曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD為所求(Ⅰ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）.②設(shè)計(jì).以mL

=…作圖.LAB=

mLAB

=、LBC=

mLBC=.……q=——

1800=K-1K+1…C2DC1y900-q2qOAEBCAC1=BC-ABA59

2)

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的另外兩種情況(θ>900）.(Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）.2)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的另外兩種情況(θ>900）.(Ⅱ型曲柄60B2C2qO2qy900-

qB1ADC1無(wú)窮多解，添加一些輔助條件，例如已知機(jī)架AD長(zhǎng)度d，連桿長(zhǎng)度b，曲柄長(zhǎng)度a或者最小傳動(dòng)角，如何求解？利用三角形求解討論？B2C2qO2qy900-qB1ADC1無(wú)窮61（2）給定K、y、LCD、[g

].C2DC1yABCC3B3gming2

>gminA0①分析.（2）給定K、y、LCD、[g].C2DC1yA62②設(shè)計(jì).C2DC1y2q

[g]A0AC3B3gmingmin須不小于

[

g

].②設(shè)計(jì).C2DC1y2q[g]A0AC3B3gmin63C1C2S2q（二）.按給定的K、S值,設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)SADBCee若給定

K、S、e（唯一解）.AB=—————AC2-AC12BC=—————AC2+AC12C1C2S2q（二）.按給定的K、S值,設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)64〔三〕．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析（機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖演示）：對(duì)于擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，其極位夾角θ等于導(dǎo)桿的擺角Ψ，而所需要確定的尺寸是曲柄長(zhǎng)度lAB。已知條件：行程速比系數(shù)K、機(jī)架長(zhǎng)度lAc①計(jì)算極位夾角；

②選擇適當(dāng)?shù)谋壤咦髦本€μl，任選固定鉸鏈點(diǎn)C；③按夾角Ψ（＝θ）作出導(dǎo)桿的兩極限位置Cm和Cn；④作擺角Ψ的角平分線AC，并在AC上截取AC=lAC/μl，即可得到曲柄軸心A點(diǎn)的位置；⑤過A點(diǎn)作導(dǎo)桿極限位置的垂線AB1（或AB2），即得曲柄長(zhǎng)度lAB=μlAB。abc〔三〕．導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析（機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖演示）：對(duì)于擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，65三、按給定的兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)〔解析法〕如圖所示為一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)此機(jī)構(gòu)各構(gòu)件所構(gòu)成的矢量封閉形，可以寫成以下矢量方程式①

將此矢量方程式分別向

及軸投影，可得如下兩個(gè)代數(shù)方程式如以各構(gòu)件相對(duì)于a長(zhǎng)度代入上式，則移項(xiàng)后可得②③三、按給定的兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)〔解析法〕如圖66再由兩式平方相加消去δ，并整理之，可得④令：⑤則：⑥

上式中含有P0、P1、P2、φ

0及ψ0五個(gè)待定參數(shù)。若將連架桿的五組對(duì)應(yīng)位置φ

i及ψ

i(i=1,2,…5)，分別代入上式，則可得到一個(gè)五個(gè)方程的方程組，在就該方程組聯(lián)立求解后，即可求出參數(shù)P0、P1、P2、α0及φ0。然后再由式⑤求得m、n、l，最后，根據(jù)實(shí)際需要定出曲柄的長(zhǎng)度a，則機(jī)構(gòu)其它構(gòu)件的長(zhǎng)度b、c、d便可完全確定。

又若取兩連架桿的起始角φ

0=ψ

0=0，則式⑥將成為這時(shí)式中只含有P0、P1、P2三個(gè)待求參數(shù)了，所以該機(jī)構(gòu)所能滿足的兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置數(shù)也最多是三組了。繼續(xù)再由兩式平方相加消去δ，并整理之，可得④令：⑤則：⑥上67例3-3(P95)已知固定鉸鏈A、D的位置，兩連架桿的一組對(duì)應(yīng)角位移以及連桿平面上兩點(diǎn)M、N的兩個(gè)位置），試設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)此運(yùn)動(dòng)要求鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)例3-3(P95)68平面連桿機(jī)構(gòu)的及其設(shè)計(jì)課件69討論B1取下面，是否可以？討論B1取下面，是否可以？70

如圖所示為用于某操縱裝置中的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，如要求該四桿機(jī)構(gòu)的兩連架桿應(yīng)滿足的三組對(duì)應(yīng)位置為、；

、；、。例題解如圖所示為用于某操縱裝置中的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，如要求該四桿71

將給定的α1，α2，α3和φ1，φ2，φ3代入式（3-17）即可得到如下的方程組聯(lián)立求解，得

P0=1.53；P1=-1.06；P2=0.778再由式⑤可求得各桿長(zhǎng)比為：

若根據(jù)結(jié)構(gòu)條件取曲柄長(zhǎng)a＝200mm，則可求得b＝356mm；c＝306mm；d＝288mm。

如果只要求該機(jī)構(gòu)的兩連架桿滿足給定的兩組對(duì)應(yīng)位置，則在參數(shù)a、b、c、d中有一個(gè)可以任意選定，所以這時(shí)將有無(wú)窮多解。解將給定的α1，α2，α3和φ1，φ2，φ3代入式（372１．應(yīng)用連桿曲線

四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿作平面運(yùn)動(dòng)，連桿上任一點(diǎn)都將描繪出一條封閉曲線。該曲線稱為連桿曲線。顯然，連桿曲線的形狀隨連桿上點(diǎn)的位置以及各桿相對(duì)尺寸的不同而變化。正是由于連桿曲線的這種多樣性，才使其能在各種機(jī)械上得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。如圖所示的自動(dòng)線上步進(jìn)式傳送機(jī)構(gòu)，即為應(yīng)用連桿曲線（卵形曲線）來(lái)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式傳送工件的典型實(shí)例。四、按給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)１．應(yīng)用連桿曲線四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿作平面運(yùn)動(dòng)，連桿上任73２．圖譜法圖譜法是按照給定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的另一種簡(jiǎn)便的方法，它是利用連桿曲線圖譜（可查手冊(cè)），查出與要求軌跡曲線相似的連桿曲線，以及描繪該連桿曲線的四桿機(jī)構(gòu)的相對(duì)桿長(zhǎng)，然后測(cè)量出出圖譜中的連桿曲線與所要求的軌跡曲線之間的放大（或縮?。┍稊?shù)，即可求出機(jī)構(gòu)的各尺寸參數(shù)。２．圖譜法圖譜法是按照給定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的另一74第4章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（一）教學(xué)重點(diǎn)：平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)；鉸鏈機(jī)構(gòu)有曲柄存在的條件；行程速比系數(shù)和傳動(dòng)角；常用平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。（二）本章難點(diǎn)：鉸鏈機(jī)構(gòu)有曲柄存在的條件；四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。（三）教學(xué)目標(biāo)：掌握急回特性及行程速比系數(shù)、壓力角和傳動(dòng)角、死點(diǎn)等概念。能用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件判別鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型。會(huì)作極位夾角、壓力角和傳動(dòng)角、死點(diǎn)。初步掌握四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的圖解法，理解四桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的解析法。

第4章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（一）教學(xué)重點(diǎn)：75§4-1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問題一、什么是連桿機(jī)構(gòu)？全部由低副連接構(gòu)件而成的機(jī)構(gòu)。二、連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)（1）面接觸壓強(qiáng)小，便于潤(rùn)滑制造簡(jiǎn)單，靠本身的幾何封閉保持接觸。（2）改變構(gòu)件尺寸可得到從動(dòng)件各種不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（3）運(yùn)用連桿曲線，可以得到各種不同的運(yùn)動(dòng)軌跡2、缺點(diǎn)（1）設(shè)計(jì)困難和繁復(fù)，一般只能近似滿足要求。（2）構(gòu)件增多時(shí)，累積誤差較大，同時(shí)使效率降低，自鎖的可能性增大。（3）構(gòu)件作平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，慣性力不容易平衡，故只適于低速運(yùn)動(dòng)。

§4-1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問題二、連桿機(jī)76三、連桿設(shè)計(jì)的基本問題1、實(shí)現(xiàn)構(gòu)件給定位置2、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律3、實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)軌跡根據(jù)其構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)分為平面或空間連桿機(jī)構(gòu)。

根據(jù)構(gòu)件數(shù)目分為四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)…。廣泛應(yīng)用的是平面四桿機(jī)構(gòu)，而且它是構(gòu)成和研究平面多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。

本章主要討論平面四桿機(jī)構(gòu)的基本的基本類型、主要工作特性及常用設(shè)計(jì)方法。

三、連桿設(shè)計(jì)的基本問題77

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。它是平面四桿機(jī)構(gòu)的根本型式。

此機(jī)構(gòu)中，包括以下幾局部：曲柄:能做整周回轉(zhuǎn)的連架桿；搖桿

:僅能在某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的連架桿整轉(zhuǎn)副:能作3600相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副擺動(dòng)副:只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為3種基本型式。4-2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化

1234ABCD連桿連架桿連架桿機(jī)架

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈78●曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

定義在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)兩連架桿中有一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，那么稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

實(shí)例〔1〕縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)〔2〕攪拌器機(jī)構(gòu)●曲柄搖桿機(jī)構(gòu)79●雙曲柄機(jī)構(gòu)

定義

在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)兩連架桿均為曲柄，稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。

傳動(dòng)特點(diǎn)

當(dāng)主動(dòng)曲柄連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄一般不等速轉(zhuǎn)動(dòng)。

實(shí)例:慣性篩機(jī)構(gòu)●雙曲柄機(jī)構(gòu)傳動(dòng)特點(diǎn)

當(dāng)主動(dòng)曲柄連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄一80慣性篩機(jī)構(gòu)動(dòng)畫平行四邊形機(jī)構(gòu)：指相對(duì)兩桿平行且相等的雙曲柄機(jī)構(gòu)。平行四邊形機(jī)構(gòu)特性：▲兩曲柄同速同向轉(zhuǎn)動(dòng)▲連桿作平動(dòng)慣性篩機(jī)構(gòu)動(dòng)畫平行四邊形機(jī)構(gòu)：指相對(duì)兩桿平行且相等的雙曲柄機(jī)81耕地料斗DCAB平行四邊形應(yīng)用實(shí)例：火車輪天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)作者：潘存云教授耕地料斗DCAB平行四邊形應(yīng)用實(shí)例：火車輪天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)82F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開排列?；疖囕咶’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG平行四邊形機(jī)構(gòu)在共83逆平行（反平行）四邊形機(jī)構(gòu)：指兩相對(duì)桿長(zhǎng)相等但不平行的雙曲柄機(jī)構(gòu)--車門開閉機(jī)構(gòu)逆平行（反平行）四邊形機(jī)構(gòu)：指兩相對(duì)桿長(zhǎng)相等但不平行的雙曲柄84●雙搖桿機(jī)構(gòu)

定義在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)兩連架桿均為搖桿，那么稱為雙搖桿機(jī)構(gòu)。實(shí)例

鶴式起重機(jī)中的四桿機(jī)構(gòu)即為雙搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)主動(dòng)搖桿擺動(dòng)時(shí)，從動(dòng)搖桿也隨之?dāng)[動(dòng)，位于連桿延長(zhǎng)線上的重物懸掛點(diǎn)將沿近似水平直線移動(dòng)。

爐門開啟機(jī)構(gòu)●雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)例鶴式起重機(jī)中的四桿機(jī)構(gòu)即為雙搖桿機(jī)構(gòu)。85作者：潘存云教授ABDCE特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)指兩搖桿長(zhǎng)相等的雙搖桿機(jī)構(gòu)。－汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)ABDCEABDCE作者：潘存云教授ABDCE特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)指兩搖桿長(zhǎng)相等的86(1)改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸§4－3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演變偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)

正弦機(jī)構(gòu)s=lsinφ↓∞

→∞φl(shuí)(1)改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸§4－3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演87qS正切機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)

(1)改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸qS正切機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)(1)改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸88設(shè)計(jì)：潘存云(2)改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸偏心輪機(jī)構(gòu)擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副★當(dāng)曲柄AB的尺寸較小時(shí)，由于結(jié)構(gòu)需要，常將曲柄作成幾何中心與回轉(zhuǎn)中心不重合的圓盤，稱此圓盤為偏心輪?！飵缀沃行呐c回轉(zhuǎn)中心間的距離稱為偏心距，等于曲柄長(zhǎng)。設(shè)計(jì)：潘存云(2)改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸偏心輪機(jī)構(gòu)擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副★當(dāng)曲89雙偏心輪機(jī)構(gòu)雙偏心輪機(jī)構(gòu)90(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

雙搖桿機(jī)構(gòu)①(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)91設(shè)計(jì)：潘存云應(yīng)用實(shí)例B234C1A自卸卡車舉升機(jī)構(gòu)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架ACB1234應(yīng)用實(shí)例B34C1A2應(yīng)用實(shí)例4A1B23C應(yīng)用實(shí)例13C4AB2應(yīng)用實(shí)例A1C234Bφ曲柄搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC②設(shè)計(jì)：潘存云應(yīng)用實(shí)例B234C1A自卸卡車舉升機(jī)構(gòu)(3)選不92設(shè)計(jì)：潘存云(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架314A2BC移動(dòng)倒桿機(jī)構(gòu)(定塊機(jī)構(gòu)）手搖唧筒機(jī)構(gòu)的倒置BC3214A轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄搖塊機(jī)構(gòu)314A2BCABC3214②設(shè)計(jì)：潘存云(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架314A2BC移動(dòng)倒桿機(jī)93轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿應(yīng)用實(shí)例:小型刨床ABDCE123456轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿應(yīng)用實(shí)例:小型刨床ABDCE12345694牛頭刨床ABDC2134C2C1擺動(dòng)導(dǎo)桿牛頭刨床ABDC2134C2C1擺動(dòng)導(dǎo)桿95③SqR曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿（正弦）雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架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：機(jī)構(gòu)的倒置③SqR曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿（正弦）雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)雙滑96例：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)橢圓儀機(jī)構(gòu)1234正弦機(jī)構(gòu)3214例：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)橢圓儀機(jī)97有曲柄的條件急回特性壓力角及死點(diǎn)連桿曲線§3－3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性有曲柄的條件§3－3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性98§4-4平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性

一、轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是否為整轉(zhuǎn)動(dòng)副取決于四個(gè)構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度關(guān)系?？紤]到機(jī)構(gòu)中任意兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系與其中哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架無(wú)關(guān)，故可針對(duì)鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈分析轉(zhuǎn)動(dòng)副為整轉(zhuǎn)動(dòng)副的充分必要條件。

§4-4平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性991）當(dāng)d≥a時(shí)，則a＋b≤d＋c

a＋c≤d＋b分別相加得：a≤c

a≤ba≤d(a最短)2）當(dāng)a≥d時(shí)，則d＋b≤a＋cd＋c≤a＋b分別兩兩相加得：d≤c

d≤b

d≤a(d最短)及及100可知整轉(zhuǎn)副存在條件：滿足桿長(zhǎng)條件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件中必有一最短桿構(gòu)件1最短時(shí)，若取BC為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈B也是整轉(zhuǎn)副。有整轉(zhuǎn)副的條件：▲最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)≤其他兩桿長(zhǎng)度之和可知整轉(zhuǎn)副存在條件：構(gòu)件1最短時(shí)，若取BC為機(jī)架，101ABCDABCDAB最短當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。有曲柄的條件ABCDABCDAB最短當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說明存在整轉(zhuǎn)102AB為機(jī)架：雙曲柄機(jī)構(gòu)ABCDAB最短AB為機(jī)架：雙曲柄機(jī)構(gòu)ABCDAB最短103CD為機(jī)架，雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCDCD為機(jī)架，雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCD104若最短桿+最長(zhǎng)桿>其余兩桿之和，無(wú)論取哪個(gè)構(gòu)件作機(jī)架，都是雙搖桿機(jī)構(gòu)。若最短桿+最長(zhǎng)桿>其余兩桿之和，無(wú)論取哪個(gè)構(gòu)件作1052、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件ababemn構(gòu)件a能通過m點(diǎn)的條件是：構(gòu)件a能通過n點(diǎn)的條件是：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件2、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件ababemn構(gòu)件a能通過m點(diǎn)的106原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件正行程和反行程的平均速度不相等。二、行程速度變化系數(shù)1、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性：ABCDabcdC2B212B1C1原動(dòng)件作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，從動(dòng)107∴極位夾角θ（<C2AC1）（其值與構(gòu)件尺寸有關(guān)，可能<90°，>90°）

2、行程速度變化系數(shù)ABCDabcdC2B212B1C1∴極位夾角θ（<C2AC1）（其值與構(gòu)件尺寸有關(guān)，可能<90108Ⅰ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)慢行程方向不但與曲柄轉(zhuǎn)向有關(guān)，還與構(gòu)件尺寸有關(guān)Ⅰ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)慢行程方向不但與曲柄轉(zhuǎn)向有關(guān)，還與構(gòu)件尺寸有109Ⅱ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)Ⅲ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)Ⅱ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)Ⅲ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)110有急回特性無(wú)急回特性偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)慢行程方向不但與曲柄轉(zhuǎn)向有關(guān)，還與移動(dòng)副導(dǎo)路偏置方向有關(guān)180o180o慢行程快行程有急回特性無(wú)急回特性偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊111導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：急回系數(shù)：有顯著的急回特性慢行程方向始終和曲柄轉(zhuǎn)向一致180o180o擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

慢行程快行程導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：急回系數(shù)：有顯著的急回特性慢行程方向始終和曲柄轉(zhuǎn)向1124、壓力角的計(jì)算

三、壓力角和傳動(dòng)角1、壓力角α從動(dòng)件上某點(diǎn)的受力方向與從動(dòng)件上該點(diǎn)速度方向的所夾的銳角(不計(jì)運(yùn)動(dòng)副中摩擦力、構(gòu)件質(zhì)量和慣性力)。2、傳動(dòng)角γ，P與Pn夾角，（經(jīng)常用γ衡量機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)質(zhì)量）3、許用壓力角一般：4、壓力角的計(jì)算三、壓力角和傳動(dòng)角1、壓力角α從動(dòng)件上113FVagagddg=dg=

1800-d壓力角和傳動(dòng)角示例：ggFVagagddg=dg=1800-d壓力角和114gg傳動(dòng)不利，設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定4050通常，機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中傳動(dòng)角是變化的，最小值在哪？gg傳動(dòng)不利，設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定4050115最小傳動(dòng)角minDdBACabc=0cos=1cosmin=180°cos=–1cosmax分析

min或

max可能最小最小傳動(dòng)角minDdBACabc=0116①當(dāng)δ≤時(shí)，=δ（對(duì)頂角關(guān)系）；②當(dāng)δ＞時(shí)，=-δ（互為補(bǔ)角關(guān)系）。由此可見，要判斷min位置前，首先應(yīng)判斷δmin、δmax位置?？煞忠韵氯N情況討論：

①δ≤時(shí)，min=δmin；②δ＞時(shí)，min=-δmax；③機(jī)構(gòu)中①和②兩種情況共存時(shí)，可先計(jì)算當(dāng)δ≤時(shí)的1min=δmin，然后再計(jì)算當(dāng)δ＞時(shí)的=-δmax。則min＝min{1min,2min}。結(jié)論：

min可能發(fā)生在主動(dòng)曲柄與機(jī)架兩次共線的位置之一處，即處。

進(jìn)一步分析δ與的關(guān)系①當(dāng)δ≤時(shí)，=δ（對(duì)頂角關(guān)系）；結(jié)論：進(jìn)一117曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角1、Ⅰ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角在曲柄和機(jī)架重疊共線位置2、Ⅱ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3、Ⅲ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角在曲柄和機(jī)架拉直共線位置最小傳動(dòng)角在曲柄和機(jī)架拉直共線和重疊共線位置均出現(xiàn)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角1、Ⅰ型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角在曲柄和118曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角FvcDB1C1342aAB1Cbe機(jī)構(gòu)的最大壓力角處于輸出件的回程位置。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角FvcDB1C1342aAB1Cbe機(jī)119

四、死點(diǎn)位置F

=0

連桿與曲柄在兩個(gè)共線位置時(shí)，主動(dòng)件搖桿通過連桿作用于從動(dòng)件曲柄上的力F通過其回轉(zhuǎn)中心，0，曲柄不能轉(zhuǎn)動(dòng)。

F

=0

不管在主動(dòng)件上作用多大的驅(qū)動(dòng)力，都不能在從動(dòng)件上產(chǎn)生有效分力的機(jī)構(gòu)位置，稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。四、死點(diǎn)位置F=0連桿與曲柄在兩個(gè)共線位置時(shí)120

利用慣性利用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列利用機(jī)構(gòu)錯(cuò)位排列121ABDC利用死點(diǎn)位置飛機(jī)起落架工件PABCD1234工件ABCD1234工件P鉆孔夾具

T

0ABCDFF

0連桿式快速夾具飛機(jī)起落架ABDC利用死點(diǎn)位置飛機(jī)起落架工件PABCD1234工件AB122一、圖解法1.按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

C12Ab12D◆已知連桿長(zhǎng)度及兩預(yù)定位置B1C1、B2C2，設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)步驟：B1C1C2B2設(shè)計(jì)分析：4-4實(shí)現(xiàn)連桿給定位置的平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)Ａ和Ｄ分別在b1２和c1２的垂直平分線上。鉸鏈Ｂ和Ｃ位置已知，固定鉸鏈Ａ和Ｄ未知。鉸鏈Ｂ和Ｃ軌跡為圓弧，其圓心分別為點(diǎn)Ａ和Ｄ。二個(gè)預(yù)定位置，AD無(wú)窮多解。此時(shí)應(yīng)添加一些其他條件獲得唯一解

一、圖解法1.按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)C12Ab1123◆已知連桿長(zhǎng)度，要求機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中占據(jù)圖示B1C1、B2C2、B3C3三個(gè)位置，試設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)。b12DAB1B2B3b23C1C2C3c23設(shè)計(jì)步驟：1.按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（續(xù)）唯一解◆已知連桿長(zhǎng)度，要求機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中占據(jù)圖示B1C1、B2C124例、已知連桿兩個(gè)位置、要求固定鉸鏈A、D位于Ｘ軸上：例、已知連桿兩個(gè)位置、要求固定鉸鏈A、D位于Ｘ軸上：125D′A′DAB1C1●DB1C1A●B2C2四邊形AB2C2D四邊形A′B1C1D′轉(zhuǎn)角？2.連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示已知固定鉸鏈A、D中心位置,已知連桿平面上任意兩點(diǎn)的位置，求活動(dòng)鉸點(diǎn)B、C中心位置。分析：“轉(zhuǎn)換機(jī)架法”D′A′DAB1C1●DB1C1A●B2C2四邊形A126M1N1M2N2M3N3●CB●A2D2A3D3AD2.連桿位置用連桿平面上任意兩點(diǎn)表示（續(xù)）

已知已知連桿平面上兩點(diǎn)M、N的三個(gè)預(yù)期位置序列為Mi

Ni（i=1,2,3)和固定鉸鏈A、D中心位置，求活動(dòng)鉸點(diǎn)B、C中心位置。M1N1M2N2M3N3●CB●A2D2A3D3AD2127E1E2f12y12ADF1F2F3y13f13E3一、按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)4-5實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律的平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)E1E2f12y12ADF1F2F3y13f13E3一、按給128一、按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（圖解法）

分析：1）用反轉(zhuǎn)法求相對(duì)位置、相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡。B2C2

fyAB1C1DyyB2'A'C2'一、按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（圖解法）分析：B2129B1(E1)B2(E2)f12y12ADF1F2F3y13f13B3y12B2'●y13B3'C1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)AB1C1D為所求.因兩連架杠角位移的關(guān)系，只與各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度有關(guān)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)具體工作情況，適當(dāng)選取機(jī)架ＡＤ的長(zhǎng)度，在連架杠ＡＥ上任取一點(diǎn)作為鉸鏈中心Ｂ的位置。一、按給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位移設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)B1(E1)B2(E2)f12y12ADF1F2F3y13f130例3-2（p94）：已知兩連架桿的兩組對(duì)應(yīng)位移（如下圖a），試設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)此運(yùn)動(dòng)要求含一個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)例3-2（p94）：已知兩連架桿的兩組對(duì)應(yīng)位移（如下圖a），131B2C2二、按給定的行程和行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（圖解法）（一）曲柄搖桿的設(shè)計(jì)（1）給定K、y、LCDABCDqO2qyq=——

180°K-1K+1①分析.900-

qB1ADC1B2C2二、按給定的行程和行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（圖解法132C2DC1y900-

q2qOAEBCAC1=BC-ABAC2=BC+ABAB=—————AC2-AC12BC=—————AC2+AC12曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD為所求(Ⅰ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）.②設(shè)計(jì).以mL

=…作圖.LAB=

mLAB

=、LBC=

mLBC=.……q=——

1800=K-1K+1…C2DC1y900-q2qOAEBCAC1=BC-ABA133

2)

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的另外兩種情況(θ>900）.(Ⅱ型曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）.2)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的另外兩種情況(θ>900）.(Ⅱ型曲柄134B2C2qO2qy900-

qB1ADC1無(wú)窮多解，添加一些輔助條件，例如已知機(jī)架AD長(zhǎng)度d，連桿長(zhǎng)度b，曲柄長(zhǎng)度a或者最小傳動(dòng)角，如何求解？利用三角形求解討論？B2C2qO2qy900-qB1ADC1無(wú)窮135（2）給定K、y、LCD、[g

].C2DC1yABCC3B3gming2

>gminA0①分析.（2）給定K、y、LCD、[g].C2DC1yA136②設(shè)計(jì).C2DC1y2q